(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
色情報が付された三次元ポリゴンモデルを記憶する記憶部と、
前記三次元ポリゴンモデルに交差する平面である断面における前記三次元ポリゴンモデルのアウトラインの形状を取得する形状取得部と、
前記断面における前記アウトラインの色情報を取得する色情報取得部と、を備え、
前記記憶部は、前記三次元ポリゴンモデルを構成する辺及びポリゴン毎に色情報を対応付けた状態で前記三次元ポリゴンモデルを記憶し、
前記形状取得部は、前記三次元ポリゴンモデルの辺のうち前記断面に交差する辺と前記断面との交点を特定するとともに、前記三次元ポリゴンモデルのポリゴンのうち前記断面に交差するポリゴンと前記断面との交線を特定することによって、前記交点及び前記交線から構成される前記アウトラインの形状を取得し、
前記色情報取得部は、前記交点で交差する辺の色情報を前記交点に引き渡すとともに、前記交線で交差するポリゴンの色情報を前記交線に引き渡すことによって、前記アウトラインの色情報を取得する断面データ作成装置。
【請求項２】
前記形状取得部によって取得された形状及び前記色情報取得部によって取得された色情報に従って、それら形状及び色情報によって表される前記アウトラインの画像データであるカラー断面画像データを生成する画像生成部を更に備える請求項１に記載の断面データ作成装置。
【請求項３】
前記形状取得部によって取得された形状を前記三次元ポリゴンモデルの内側にオフセットするオフセット部と、
前記色情報取得部によって取得された色情報を前記オフセット部によってオフセットされた形状に引き渡す色情報引渡部と、を更に備える請求項１に記載の断面データ作成装置。
【請求項４】
前記オフセット部によってオフセットされた形状及び前記色情報引渡部によって引き渡された色情報に従って、それら形状及び色情報によって表されるオフセット後のアウトラインの画像データであるカラー断面画像データを生成する画像生成部を更に備える請求項３に記載の断面データ作成装置。
【請求項５】
前記形状取得部によって取得された形状を前記三次元ポリゴンモデルの内側にオフセットするオフセット部と、
前記形状取得部によって取得された形状と前記オフセット部によってオフセットされた形状との間をメッシュ化することによってスライスモデルを生成するスライスモデル生成部と、
前記色情報取得部によって取得された色情報を前記スライスモデル生成部によって生成されたスライスモデルに引き渡す色情報引渡部と、を更に備え、
前記メッシュ化は、オフセット前の交線の両端の交点と、オフセット後の交線の両端の交点とによって定義される四角要素を特定することを特徴とする請求項１に記載の断面データ作成装置。
【請求項６】
前記スライスモデル生成部によって生成されたスライスモデル及び前記色情報引渡部によって引き渡された色情報に従って、前記色情報を備えたスライスモデルの画像データであるカラー断面画像データを生成する画像生成部を更に備える請求項５に記載の断面データ作成装置。
【請求項７】
前記画像生成部によって生成されたカラー断面画像データを三次元造形装置に出力する出力部を更に備える請求項２、４又は６に記載の断面データ作成装置。
【請求項８】
前記出力部が、前記画像生成部によって生成されたカラー断面画像データとともに所定の厚み情報を三次元造形装置に出力する請求項７に記載の断面データ作成装置。
【請求項９】
コンピュータが、色情報が付された状態で記憶部に記憶された三次元ポリゴンモデルに交差する平面である断面における前記三次元ポリゴンモデルのアウトラインの形状を取得する形状取得工程と、
前記コンピュータが、前記断面における前記アウトラインの色情報を取得する色情報取得工程と、を備え、
前記記憶部は、前記三次元ポリゴンモデルを構成する辺及びポリゴン毎に色情報を対応付けた状態で前記三次元ポリゴンモデルを記憶し、
前記形状取得工程は、前記三次元ポリゴンモデルの辺のうち前記断面に交差する辺と前記断面との交点を特定するとともに、前記三次元ポリゴンモデルのポリゴンのうち前記断面に交差するポリゴンと前記断面との交線を特定することによって、前記交点及び前記交線から構成される前記アウトラインの形状を取得し、
前記色情報取得工程は、前記交点で交差する辺の色情報を前記交点に引き渡すとともに、前記交線で交差するポリゴンの色情報を前記交線に引き渡すことによって、前記アウトラインの色情報を取得する断面データ作成方法。
【請求項１０】
色情報が付された三次元ポリゴンモデルを記憶する記憶部を読み取り可能なコンピュータに、
前記三次元ポリゴンモデルに交差する平面である断面における前記三次元ポリゴンモデルのアウトラインの形状を取得する形状取得処理と、
前記断面における前記アウトラインの色情報を取得する色情報取得処理と、を実行させ、
前記記憶部は、前記三次元ポリゴンモデルを構成する辺及びポリゴン毎に色情報を対応付けた状態で前記三次元ポリゴンモデルを記憶し、
前記形状取得処理は、前記三次元ポリゴンモデルの辺のうち前記断面に交差する辺と前記断面との交点を特定するとともに、前記三次元ポリゴンモデルのポリゴンのうち前記断面に交差するポリゴンと前記断面との交線を特定することによって、前記交点及び前記交線から構成される前記アウトラインの形状を取得し、
前記色情報取得処理は、前記交点で交差する辺の色情報を前記交点に引き渡すとともに、前記交線で交差するポリゴンの色情報を前記交線に引き渡すことによって、前記アウトラインの色情報を取得するためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面データ作成装置、断面データ作成方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、色付きの三次元造形物を造形する三次元造形装置が開示されている。具体的には、この三次元造形装置は、粉体層に対して部分的にバインダを塗布した後に着色剤を付与することによって色付きのスライス造形物を生成するとともに、そのようなバインダ塗布及び着色剤付与を繰り返すことによってスライス造形物の積層体である三次元造形物を造形するものである。
特許文献２には、三次元造形物のポリゴンメッシュモデルの断面におけるアウトラインを取得し、そのアウトラインを修正し、修正されたアウトラインに基づいてスライスデータを生成する技術が開示されている。
特許文献３及び特許文献４には、輪郭形状をオフセットする技術が開示されている。
【０００３】
また、従来、三次元造形物の表面に模様や色を付するために、平面状のカラー画像を予め準備し、そのカラー画像を一方向から三次元造形物の表面に投影するように着色剤を三次元造形物の表面に転写することが行われている。しかし、この従来技術では、三次元造形物の表面がカラー画像の投影方向の直交面に対して急勾配となる部位には、着色剤を正常に転写できない。
【０００４】
また、従来、層毎にラスター形式のカラー画像を予め準備し、これらカラー画像を順次三次元造形装置に出力することによって、それらカラー画像から複数のスライス造形物を生成して積層することが行われている。しかし、この従来技術では、多数のラスター形式のカラー画像を予め準備しなければならず、その準備に膨大な作業量が必要であるとともに、これらカラー画像のデータ量が膨大になってしまう。
【０００５】
また、従来、原色毎に三次元モデルを予め準備し、三次元モデルの断面のラスター形式の単色画像を三次元断面モデル毎に生成し、これら単色画像から、単色スライス造形物を一層に生成することによる三次元造形が行われている。単色スライス造形物が一層に生成されるので、それら単色スライス造形物を合成したカラーのスライス造形物が一層に生成される。そのカラーのスライス造形物が順次生成されて積層されるので、カラーの三次元造形物が造形される。しかし、この従来技術では、原色毎に三次元モデルを予め準備しなければならず、その準備に膨大な作業量が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２９２７４８号公報
【特許文献２】特開２０１５−２４６３１号公報
【特許文献３】特許第３３８０４２９号公報
【特許文献４】特許第３５２０２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、三次元モデルとして、ポリゴンを採用した三次元ポリゴンモデルがある。そこで、本発明が解決しようとする課題は、そのような三次元ポリゴンモデルを利用して、その三次元ポリゴンモデルに交差する断面におけるカラーのスライス造形物データを生成できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための主たる発明は、色情報が付された三次元ポリゴンモデルを記憶する記憶部と、前記三次元ポリゴンモデルに交差する平面である断面における前記三次元ポリゴンモデルのアウトラインの形状を取得する形状取得部と、前記断面における前記アウトラインの色情報を取得する色情報取得部と、を備える断面データ作成装置である。
【０００９】
本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、三次元ポリゴンモデルのアウトラインの形状と色情報とに基づいて、三次元造形物の表面の色情報を持ったスライス造形物データを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、断面データ作成装置のブロック図である。
【図２】図２は、仮想三次元空間にモデリングされた三次元ポリゴンモデルを示した図面である。
【図３】図３は、三次元ポリゴンモデルの頂点のデータ構成を示した図面である。
【図４】図４は、三次元ポリゴンモデルの辺のデータ構成を示した図面である。
【図５】図５は、三次元ポリゴンモデルの三角ポリゴンのデータ構成を示した図面である。
【図６】図６は、演算処理装置の処理の流れを示したフローチャートである。
【図７】図７は、仮想三次元空間に設定された三次元ポリゴンモデル及び断面を示した図面である。
【図８】図８は、三次元ポリゴンモデルの辺と断面との交点のデータ構成を示した図面である。
【図９】図９は、三次元ポリゴンモデルの三角ポリゴンと断面との交線のデータ構成を示した図面である。
【図１０】図１０は、断面における三次元ポリゴンモデルのアウトラインのオフセットを説明するための図面である。
【図１１】図１１は、オフセット後のアウトラインを構成する交点のデータ構成を示した図面である。
【図１２】図１２は、オフセット後のアウトラインを構成する交線のデータ構成を示した図面である。
【図１３】図１３は、オフセット前のアウトラインとオフセット後のアウトラインから生成されるスライスモデルを示した図面である。
【図１４】図１４は、スライスモデルを構成する四角要素のデータ構成を示した図面である。
【図１５】図１５は、スライスモデルを構成する四角要素のデータ構成を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１３】
色情報が付された三次元ポリゴンモデルを記憶する記憶部と、前記三次元ポリゴンモデルに交差する平面である断面における前記三次元ポリゴンモデルのアウトラインの形状を取得する形状取得部と、前記断面における前記アウトラインの色情報を取得する色情報取得部と、を備える断面データ作成装置が明らかとなる。
これにより、形状取得部によって取得されたアウトラインの形状と色情報取得部によって取得されたアウトラインの色情報とに基づいて、断面における三次元ポリゴンモデルのアウトラインが描画されたカラーの画像データを生成することができ、その画像データにより得られるスライス造形物データは三次元造形物の表面の色情報を有するものとなる。
【００１４】
前記記憶部は、前記三次元ポリゴンモデルを構成する辺及びポリゴン毎に色情報を対応付けた状態で前記三次元ポリゴンモデルを記憶し、前記形状取得部は、前記三次元ポリゴンモデルの辺のうち前記断面に交差する辺と前記断面との交点を特定するとともに、前記三次元ポリゴンモデルのポリゴンのうち前記断面に交差するポリゴンと前記断面との交線を特定することによって、前記交点及び前記交線から構成される前記アウトラインの形状を取得し、前記色情報取得部は、前記交点で交差する辺の色情報を前記交点に引き渡すとともに、前記交線で交差するポリゴンの色情報を前記交線に引き渡すことによって、前記アウトラインの色情報を取得することが望ましい。
これにより、断面における三次元ポリゴンモデルのアウトラインが描画されたカラーの画像データを生成することができる。
【００１５】
前記断面データ作成装置が、前記形状取得部によって取得された形状及び前記色情報取得部によって取得された色情報に従って、それら形状及び色情報によって表される前記アウトラインの画像データであるカラー断面画像データを生成する画像生成部を更に備えることが望ましい。
これにより、断面における三次元ポリゴンモデルのアウトラインのカラー断面画像データが生成される。
【００１６】
前記断面データ作成装置が、前記形状取得部によって取得された形状を前記三次元ポリゴンモデルの内側にオフセットするオフセット部と、前記色情報取得部によって取得された色情報を前記オフセット部によってオフセットされた形状に引き渡す色情報引渡部と、を更に備えることが望ましい。
また、前記断面データ作成装置が、前記オフセット部によってオフセットされた形状及び前記色情報引渡部によって引き渡された色情報に従って、それら形状及び色情報によって表されるオフセット後のアウトラインの画像データであるカラー断面画像データを生成する画像生成部を更に備えることが更に望ましい。
これにより、断面における三次元ポリゴンモデルのアウトラインをオフセットすることによって得られたアウトラインのカラー断面画像データが生成される。
【００１７】
前記断面データ作成装置が、前記形状取得部によって取得された形状を前記三次元ポリゴンモデルの内側にオフセットするオフセット部と、前記形状取得部によって取得された形状と前記オフセット部によってオフセットされた形状との間をメッシュ化することによってスライスモデルを生成するスライスモデル生成部と、前記色情報取得部によって取得された色情報を前記スライスモデル生成部によって生成されたスライスモデルに引き渡す色情報引渡部と、を更に備えることが望ましい。
また、前記断面データ作成装置が、前記スライスモデル生成部によって生成されたスライスモデル及び前記色情報引渡部によって引き渡された色情報に従って、前記色情報を備えたスライスモデルの画像データであるカラー断面画像データを生成する画像生成部を更に備えることが更に望ましい。
これにより、断面における三次元ポリゴンモデルのアウトラインが太線化した状態のカラー断面画像データが生成される。
【００１８】
前記断面データ作成装置が、前記画像生成部によって生成されたカラー断面画像データを三次元造形装置に出力する出力部を更に備えることが望ましい。
これにより、スライス造形物がカラー断面画像データに基づいて三次元造形装置によって生成される。
【００１９】
前記出力部が、前記画像生成部によって生成されたカラー断面画像データとともに所定の厚み情報を三次元造形装置に出力することが更に望ましい。ここで、三次元造形装置によってスライス造形物が順次積層されることにより三次元造形物が造形されるが、所定の厚み情報は一層分のスライス造形物の厚みを表す。
これにより、三次元造形装置によって生成される一層分のスライス造形物の厚さを断面データ作成装置により制御することができる。
【００２０】
コンピュータが、色情報が付された状態で記憶部に記憶された三次元ポリゴンモデルに交差する平面である断面における前記三次元ポリゴンモデルのアウトラインの形状を取得する形状取得工程と、前記コンピュータが、前記断面における前記アウトラインの色情報を取得する色情報取得工程と、を備える断面データ作成方法が明らかとなる。
これにより、形状取得工程によって取得されたアウトラインの形状と色情報取得工程によって取得されたアウトラインの色情報とに基づいて、断面における三次元ポリゴンモデルのアウトラインが描画されたカラー断面画像データを生成することができる。
【００２１】
色情報が付された三次元ポリゴンモデルを記憶する記憶部を読み取り可能なコンピュータに、前記三次元ポリゴンモデルに交差する平面である断面における前記三次元ポリゴンモデルのアウトラインの形状を取得する形状取得処理と、前記断面における前記アウトラインの色情報を取得する色情報取得処理と、を実行させるためのプログラムが明らかとなる。
これにより、形状取得処理によって取得されたアウトラインの形状と色情報取得処理によって取得されたアウトラインの色情報とに基づいて、断面における三次元ポリゴンモデルのアウトラインが描画されたカラー断面画像データを生成することができる。
【００２２】
＝＝＝実施形態＝＝＝
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されている。そのため、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２３】
＜三次元造形装置及び断面データ作成装置について＞
図１は、三次元造形装置１とともに断面データ作成装置１０を示したブロック図である。この断面データ作成装置１０は、ラスター表現による複数のカラー断面画像データを順次生成して、それらカラー断面画像データを三次元造形装置１に順次出力する装置である。三次元造形装置１は、いわゆる３Ｄプリンタである。つまり、三次元造形装置１は、断面データ作成装置１０からカラー断面画像データを入力する毎にそのカラー断面画像データに従ったスライス造形物（カラー断面画像データに所定の厚みを付与した立体物）を生成（印刷）して積層することによって、これらスライス造形物の積層体である三次元造形物を造形する装置である。三次元造形装置１は、例えば光造形方式、熱溶解積層方式（ＦＤＭ）、粉末固着方式又はインクジェット方式（液滴吐出方式）の造型機である。ここで、断面データ作成装置１０によって生成されるカラー断面画像データはカラー画像のデータであり、三次元造形装置１によって生成されるスライス造形物は色及び模様等が付されたものである。従って、三次元造形装置１によって作成された三次元造形物は着色されたものである。以下では、断面データ作成装置１０によって生成される断面画像データの色空間は例えばＲＧＢ色空間、ＣＭＹ色空間、ＨＳＶ色空間又はＨＬＳ色空間である。
【００２４】
＜断面データ作成装置の構成について＞
断面データ作成装置１０は、プログラム２９がインストールされたデスクトップ型、ノートブック型又はタブレット型のコンピュータシステムである。断面データ作成装置１０は、演算処理装置１１、入力部１２、表示部１３、記憶部１４及び出力部１５等を備える。演算処理装置１１は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードウェアインタフェース等を有するコンピュータである。入力部１２は、スイッチ、キーボード、ポインティングデバイス等の入力装置である。表示部１３は、画面表示を行うディスプレイ装置である。記憶部１４は、半導体メモリ又はハードディスクドライブ等からなる記憶装置である。出力部１５は、演算処理装置１１の指令に従って三次元造形装置１との間でデータ転送を行うハードウェアインタフェース（例えば、ユニバーサル・シリアル・バス規格のインタフェース）である。
【００２５】
＜三次元ポリゴンモデルについて＞
記憶部１４には、作成しようとする三次元造形物を仮想三次元空間にモデリングした三次元ポリゴンモデル２０が記憶されている。なお、三次元ポリゴンモデル２０は、他のコンピュータから記憶部１４にダウンロードにされたものでもよいし、他のコンピュータから可搬性記憶媒体に一旦転送された上で、その可搬性記憶媒体から記憶部１４に転送されたものでもよい。
【００２６】
図２は、仮想三次元空間にモデリングされた三次元ポリゴンモデル２０の概略図である。図２に示すように、三次元ポリゴンモデル２０は、三次元ポリゴンモデル２０の表面に沿って配列された複数の三角ポリゴン（triangle polygon）２１からなる。各三角ポリゴン２１は、３つの頂点（vertex）２２と、これら頂点２２を結ぶ３つの辺（edge）２３とから構成されている。三次元ポリゴンモデル２０がモデリングされる仮想三次元空間はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標系によって表されており、各頂点２２の位置はＸＹＺ座標によって表され、これにより三次元ポリゴンモデル２０、三角ポリゴン２１及び辺２３が仮想三次元空間に設定される。
【００２７】
図３〜図５は三次元ポリゴンモデル２０のデータ構成を模式的に示した図面である。図３は三次元ポリゴンモデル２０の各頂点２２のデータ構成図であり、図４は三次元ポリゴンモデル２０の各辺２３のデータ構成図であり、図５は三次元ポリゴンモデル２０の各三角ポリゴン２１のデータ構成図である。
【００２８】
図３に示すように、三次元ポリゴンモデル２０の頂点２２のデータは、互いに対応付けられた頂点識別子と座標値と色情報とから構成されている。頂点識別子は、頂点２２を識別するための一意的なデータである。座標値は、仮想三次元空間内の頂点２２の位置を表すデータである。色情報は、頂点２２の色を表すデータである。
【００２９】
図４に示すように、三次元ポリゴンモデル２０の辺２３のデータは、互いに対応付けられた辺識別子と始点の頂点識別子と終点の頂点識別子とから構成されている。辺識別子は、辺２３を識別するための一意的なデータである。始点の頂点識別子は、辺２３の一端を構成する始点に相当する頂点２２を特定するための識別子である。終点の頂点識別子は、辺２３の他端を構成する終点に相当する頂点２２を特定するための識別子である。
【００３０】
図５に示すように、三次元ポリゴンモデル２０の三角ポリゴン２１のデータは、互いに対応付けられたポリゴン識別子と３つの頂点識別子と色情報とから構成されている。ポリゴン識別子は、三角ポリゴン２１を識別するための一意的なデータである。第１〜第３の頂点識別子は、三角ポリゴン２１を構成する第１〜第３の頂点２２を特定するための識別子である。
【００３１】
図３〜図５に示すデータに基づいて、三次元ポリゴンモデル２０を仮想三次元空間に設定することができるとともに、三次元ポリゴンモデル２０に配色することができる。つまり、図３に示すデータに基づいて各頂点２２の位置及び色を特定することができ、図３及び図４に示すデータに基づいて辺２３の始点・終点の位置及び辺の色を特定することができ、図３及び図５に示すデータに基づいて三角ポリゴン２１の第１〜第３の頂点２２の位置及び三角ポリゴン２１の色を特定することができる。なお、各点２２、各辺２３及び各三角ポリゴン２１の色情報はどのような色空間（例えばＲＧＢ色空間、ＣＭＹ色空間、ＨＳＶ色空間又はＨＬＳ色空間）によって表現されてもよい。各点２２、各辺２３及び各三角ポリゴン２１の色情報がＲＧＢ色空間で表現される場合、色情報は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の階調値からなる。
【００３２】
＜プログラムについて＞
図１に示すように、記憶部１４には、演算処理装置１１によって実行可能なプログラム２９が格納されている。このプログラム２９は、三次元ポリゴンモデル２０からラスター形式のカラー断面画像データを生成する処理を演算処理装置１１に行わせるためのものである。なお、プログラム２９は、演算処理装置１１のＲＯＭに格納されていてもよい。
【００３３】
＜プログラムに従った処理について＞
図６に示すフローチャートを参照して、プログラム２９が演算処理装置１１に実行させる処理について詳細に説明する。
【００３４】
まず、演算処理装置１１が、記憶部１４に格納された三次元ポリゴンモデル２０を読み込んで、三次元ポリゴンモデル２０を仮想三次元空間に設定する（ステップＳ１）。
次に、図７に示すように、演算処理装置１１が、仮想三次元空間に断面（平面）３１を設定する（ステップＳ２）。具体的には、演算処理装置１１が、断面５０のＺ座標値を設定することによって、Ｚ軸に直交する断面５０を仮想三次元空間に設定する。
【００３５】
次に、図７に示すように、演算処理装置１１が、三次元ポリゴンモデル２０の辺２３及び三角ポリゴン２１の中から、断面５０と交差する辺２３及び三角ポリゴン２１を検索して、検索した辺２３と断面５０との交点３２のＸ座標及びＹ座標を演算することにより交点３２を特定し、更に検索した三角ポリゴン２１と断面５０との交線３３（交線３３はその両端の２つの交点３２によって定義される）を特定する（ステップＳ３）。
【００３６】
この際、図８に示すように、演算処理装置１１が、交点３２を識別するための一意的な識別子（以下、交点識別子という。）に交点３２のＸ座標及びＹ座標を対応付けることによって、交点３２を特定する。更に、図９に示すように、演算処理装置１１が、交線３３を識別するための一意的な識別子（以下、交線識別子という。）に交線３３両端の交点３２の交点識別子を対応付けることによって、交線３３を特定する。このように特定された交点３２及び交線３３の組み合わせは、断面５０における三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４（図７参照）の形状をベクター形式で表現したものである。従って、これら交点３２及び交線３３を特定するステップＳ３の処理は、断面５０における三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４の形状を取得する処理に相当する。
【００３７】
次に、図８に示すように、演算処理装置１１が、交点３２を通る辺２３の辺識別子をその交点３２の交点識別子に対応付けることによって、交点３２と辺２３の対応関係を特定する。これにより、演算処理装置１１が、図４に示すデータを参照することによって辺２３の色情報を読み込み、その辺２３の色情報を交点３２の交点識別子に対応付けることによって辺２３の色情報を交線３３に引き渡す（ステップＳ４、図８参照）。
【００３８】
また、図９に示すように、演算処理装置１１が、交線３３を通る三角ポリゴン２１のポリゴン識別子をその交線３３の交線識別子に対応付けることによって、交線３３と三角ポリゴン２１の対応関係を特定する。これにより、演算処理装置１１が、図５に示すデータを参照することにより三角ポリゴン２１の色情報を読み込み、その三角ポリゴン２１の色情報をその交線３３の交線識別子に対応付けることによって三角ポリゴン２１の色情報を交線３３に引き渡す（ステップＳ４、図９参照）。
【００３９】
以上のように色情報が引き渡された交点３２及び交線３３の組み合わせは、断面５０における三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４の形状及び色をベクター形式で表現したものである。従って、これら交点３２及び交線３３に色情報を引き渡すステップＳ４の処理は、断面５０における三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４の色情報を取得する処理に相当する。
【００４０】
次に、図１０に示すように、演算処理装置１１が、ステップＳ３で生成した三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４（図１０において実線で図示）を断面５０に沿って三次元ポリゴンモデル２０の内側に向けて法線方向に所定距離だけオフセットする（ステップＳ５）。つまり、演算処理装置１１が、ステップＳ３で特定した交点３２を断面５０に沿って三次元ポリゴンモデル２０の内側に向けて法線方向に所定距離だけオフセットする（ずらす）ことによって、オフセット後の交点４２のＸ座標及びＹ座標を求める。ここで、三次元造形装置１が粉末固着方式である場合、オフセットの距離は三次元造形装置１の印刷解像度（dpi）の逆数以上且つ三次元ポリゴンモデル２０の中空の厚さＴ（図１０参照）以下であることが好ましく、三次元造形装置１が熱溶解積層方式である場合、前述の条件に加えて、さらにオフセットの距離は三次元造形装置１のフィラメント半径の整数倍であることが好ましい。三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４のオフセット処理には、特許第３３８０４２９号公報、特許第３５２０２００号公報、特開２０１５−２４６３１号公報に記載された技術を適用することができる。なお、凸部のオフセットによる生じる隙間の処理は、周知技術であるラウンド・ジョインやマイタ―・ジョインの手法で行ってもよい。
【００４１】
オフセットの際、図１１に示すように、演算処理装置１１が、オフセット後の交点４２を識別するための一意的な識別子（以下、オフセット後の交点４２の識別子をオフセット後交点識別子といい、オフセット前の交点３２の識別子をオフセット前交点識別子という。）にオフセット後の交点４２のＸ座標及びＹ座標を対応付けることによって、オフセット後の交点４２を特定する。更に、図１２に示すように、演算処理装置１１が、オフセット後の交線４３を識別するための一意的な識別子（以下、オフセット後の交線４３の識別子をオフセット後交線識別子といい、オフセット前の交線３３の識別子をオフセット前交線識別子という。）に、オフセット後の交線４３両端の交点４２のオフセット後交点識別子を対応付けることによって、オフセット後の交線４３を特定する。
【００４２】
以上のようにオフセット後の交点４２及び交線４３の組み合わせは、断面５０における三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４（図１０参照）をオフセットすることによって得られたアウトライン４４（図１０において破線で図示）の形状をベクター形式で表現したものである。従って、これら交点３２及び交線３３をオフセットすることによってオフセット後の交点４２及び交線４３を取得するステップＳ５の処理は、断面５０における三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４の形状をオフセットすることによってオフセット後のアウトライン４４の形状を取得する処理に相当する。
【００４３】
次に、図１１に示すように、演算処理装置１１が、オフセット後交点識別子とオフセット前交点識別子を対応付けることによって、オフセット前の交点３２とオフセット後の交点４２の対応関係を特定する。これにより、演算処理装置１１が、図８に示すオフセット前の交点３２のデータを参照してオフセット前の交点３２の色情報を読み込み、その色情報をオフセット後交点識別子に対応付けることによってオフセット前の交点３２の色情報をオフセット後の交点４２に引き渡す（ステップＳ６、図１１参照）。
【００４４】
更に、図１２に示すように、演算処理装置１１が、オフセット後交線識別子とオフセット前交線識別子を対応付けることによって、オフセット前の交線３３とオフセット後の交線４３の対応関係を特定する。これにより、演算処理装置１１が、図９に示すオフセット前の交線３３のデータを参照してオフセット前の交線３３の色情報を読み込み、その色情報をオフセット後交線識別子に対応付けることによってオフセット前の交線３３の色情報をオフセット後の交線４３に引き渡す（ステップＳ６、図１２参照）。
【００４５】
以上のように色情報が引き渡されたオフセット後の交点４２及び交線４３の組み合わせは、オフセット後のアウトライン４４（図１０参照）の形状及び色をベクター形式で表現したものである。従って、これら交点４２及び交線４３に色情報を引き渡すステップＳ６の処理は、断面５０における三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４の色情報をオフセット後のアウトライン４４に引き渡す処理に相当する。なお、オフセット前の交線３３の色情報はその交線３３を通る三角ポリゴン２１の色情報に相当するので、オフセット後の交線４３の色情報も三角ポリゴン２１の色情報に相当する。
【００４６】
次に、図１３に示すように、演算処理装置１１が、ステップＳ３で生成した三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４とステップＳ５でオフセットしたアウトライン４４との間で四角要素４１をアウトライン３４，４４に沿って一列に配列するようにこれら四角要素４１を生成する（ステップＳ７）。つまり、演算処理装置１１が、図１４に示すように、四角要素４１を識別するための一意的な識別子（以下、四角要素識別子という。）にオフセット前交線識別子及びオフセット後交線識別子を対応付けることによって、オフセット前の交線３３両端の交点３２とオフセット後の交線４３両端の交点４２とによって定義される四角要素４１を特定する。これら四角要素４１からなるスライスモデル４０は、断面５０における三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４を太線化（厚肉化）及びメッシュ化（四角要素４１の集合）したものの形状をベクター形式で表現したものである。なお、図１５に示すように、オフセット前の交線３３両端の交点３２の識別子及びオフセット後の交線４３両端の交点４２の識別子が四角要素識別子に対応付けられることによって、四角要素４１が特定されてもよい。
【００４７】
次に、演算処理装置１１が、図９に示すオフセット前の交線３３のデータを参照してオフセット前の交線３３の色情報を読み込み、ステップＳ７で生成した四角要素４１の四角要素識別子に交線３３の色情報を対応付けることによってオフセット前の交線３３の色情報を四角要素４１に引き渡す（ステップＳ８、図１４参照）。このように色情報が引き渡された四角要素４１の組み合わせは、断面５０における三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４を厚肉化及びメッシュ化したスライスモデル４０の形状及び色をベクター形式で表現したものである。ここで、オフセット前の交線３３の色情報はその交線３３を通る三角ポリゴン２１の色情報に相当するので、四角要素４１の色情報も三角ポリゴン２１の色情報に相当する。
【００４８】
なお、ステップＳ８において、図１２に示すオフセット後の交線４３のデータを参照してオフセット後の交線４３の色情報を読み込み、ステップＳ７で生成した四角要素４１の四角要素識別子に交線４３の色情報を対応付けることによってオフセット後の交線４３の色情報を四角要素４１に引き渡してもよい。
【００４９】
次に、演算処理装置１１が、ベクター／ラスター変換処理を実行する（ステップＳ９）。具体的には、次の（Ａ）〜（Ｂ）のいずれかの通りである。なお、以下の（Ａ）の場合、上述のステップＳ５〜ステップＳ８の処理（図６参照）が実行されずに、ステップＳ４からステップＳ９に移行することが好ましい。また、以下の（Ｂ）の場合、上述のステップＳ７及びステップＳ８の処理が実行されずに、ステップＳ６からステップＳ９に移行することが好ましい。
【００５０】
（Ａ）  演算処理装置１１が、図８及び図９に示すデータを参照して、色情報が引き渡されたオフセット前の交点３２及び交線３３の組み合わせ（断面５０における三次元ポリゴンモデル２０のアウトライン３４のベクター形式モデル）をＸＹ平面に設定し、その組み合わせをラスター形式のカラー断面画像データに変換する（ステップＳ９）。必要に応じて、演算処理装置１１がそのカラー断面画像データを色補正したり、色空間の変換をしたりする。
【００５１】
（Ｂ）  演算処理装置１１が、図１１及び図１２に示すデータを参照して、色情報が引き渡されたオフセット前の交点４２及び交線４３の組み合わせ（オフセット後のアウトライン４４のベクター形式モデル）をＸＹ平面に設定し、その組み合わせをラスター形式のカラー断面画像データに変換する（ステップＳ９）。必要に応じて、演算処理装置１１がそのカラー断面画像データを色補正したり、色空間の変換をしたりする。なお、三次元造形装置１が熱溶解積層方式である場合、この（Ｂ）を採用することが好ましい。
【００５２】
（Ｃ）  演算処理装置１１が、図８、図９、図１１、図１２及び１４に示すデータを参照して、色情報が引き渡された四角要素４１の集合体（スライスモデル４０）をＸＹ平面に設定し、その集合体をラスター形式のカラー断面画像データに変換する（ステップＳ９）。必要に応じて、演算処理装置１１がそのカラー断面画像データを色補正したり、色空間の変換をしたりする。なお、三次元造形装置１が粉末固着方式である場合、この（Ｃ）を採用することが好ましい。
【００５３】
上述の（Ａ）〜（Ｃ）の何れかのようなラスター形式のカラー断面画像データの生成後、演算処理装置１１は、出力部１５より三次元造形装置１に対してカラー断面画像データを出力する（ステップ１０）。三次元造形装置１は、断面データ作成装置１０から受け取ったカラー断面画像データに所定の厚み情報を付加することによって、厚み情報を含むスライス造形物データを生成する。そして、三次元造形装置１は、スライス造形物データに従って、厚み情報の値に等しい厚さのスライス造形物（そのスライス造形物はカラー断面画像データに従って着色されている）を生成（印刷）する。
【００５４】
以後、ステップＳ１で読み込んだ三次元ポリゴンモデル２０についてＺ軸方向に一層ずつステップＳ２〜ステップＳ１０の処理が行われるように、演算処理装置１１がステップＳ２〜Ｓ１０の処理を繰り返し実行する（ステップＳ１１：ＹＥＳ）。これにより、カラー断面画像データが順次生成されて、演算処理装置１１から三次元造形装置１に順次転送されるので、三次元造形物装置１によってスライス造形物が積層されて、スライス造形物の積層体である三次元造形物が造形されていく。なお、或る回のステップＳ２において設定された断面５０のＺ座標値と次の回のステップＳ２において設定された断面５０のＺ座標値との差の値が、三次元造形装置１において付加する厚み情報の値に等しく、その厚み情報の値が三次元造形装置１によって造形されるスライス造形物一層の厚さに相当する。
【００５５】
そして、ステップＳ１で読み込んだ三次元ポリゴンモデル２０のＺ方向高さ全体に対して、ステップＳ２〜Ｓ１０の処理が完了したら（ステップＳ１１：ＮＯ）、演算処理装置１１の処理が終了する。最終回のステップＳ２〜Ｓ１０の処理により生成されたカラー断面画像データと厚み情報とを含むスライス造形物データに基づいて最上層のスライス造形物が三次元造形装置１によって生成されたら、三次元造形物が完成する。
【００５６】
＜効果・利点について＞
以上の実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）  １つの三次元ポリゴンモデル２０から層毎にラスター形式のカラー断面画像データを生成することができる。従って、層毎にラスター形式の複数の単色カラー画像を予め準備しなくても済むとともに、原色毎に三次元モデルを予め準備しなくても済む。
【００５７】
（２）  三次元ポリゴンモデル２０は各三角ポリゴン２１、各頂点２２及び各辺２３に対して色情報が対応付けられたものであり、三次元ポリゴンモデル２０のデータ量は層毎のラスター形式のカラー断面画像データの総データ量よりも少ない。従って、三次元ポリゴンモデル２０用に準備する記憶部１４のデータ容量を最小限に抑えることができる。
【００５８】
（３）  断面データ作成装置１０から三次元造形装置１にカラー断面画像データが転送される毎にそのカラー断面画像データに従った色付きのスライス造形物が三次元造形装置１によって生成され、そのようなスライス造形物が積層されることによって色付きの三次元造形物が造形される。スライス造形物が色のある状態で生成されるので、三次元造形物の表面が積層方向に対して急行勾配な部位でもその部位に正常に色を付与することができる。
【００５９】
（４）  四角要素４１の集合体であるスライスモデル４０をラスター化することによって得られたカラー断面画像データが三次元造形装置１に出力されるので、三次元造形装置１によって生成される或る層のスライス造形物と次の層のスライス造形物とが良好に結合される。特に、粉末固着方式のように三次元造形装置１の印刷解像度（dpi）が大きい場合でも、隣り合う層のスライス造形物が良好に結合される。
【００６０】
＜変形例について＞
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以上の実施形態からの変更点について以下に説明する。以下に説明する変更点は、可能な限り組み合わせて適用してもよい。
【００６１】
（１）  上記実施形態では、演算処理装置１１がラスター形式のカラー断面画像データを出力部１５から三次元造形装置１に出力したが（ステップＳ１０）、更にカラー断面画像データを記憶部１４に記録してもよい。また、演算処理装置１１が、カラー断面画像データに従った画像を表示部１３に表示させる表示制御処理を実行してもよい。
【００６２】
（２）  上記実施形態では、断面５０がＺ軸に対して直交したが、Ｘ軸又はＹ軸に対して直交してもよい。断面５０がＸ軸に直交する場合、辺２３と断面５０との交点３２の位置はＹ座標及びＺ座標によって表される。断面５０がＹ軸に直交する場合、辺２３と断面５０との交点３２の位置はＸ座標及びＺ座標によって表される。
【００６３】
（３）  上記実施形態では、カラー断面画像データが断面データ作成装置１０から三次元造形装置１に出力され（ステップＳ１０）、厚み情報が三次元造形装置１によってカラー断面画像データに付加されていたが、厚み情報が断面データ作成装置１０によって付加されてもよい。具体的には、ステップＳ９の後且つステップＳ１０の前に、演算処理装置１１が厚み情報をカラー断面画像データに付加することによってスライス造形物データを生成し、ステップＳ１０の出力処理において、演算処理装置１１が厚み情報及びカラー断面画像データを含むスライス造形物データを出力部１５により三次元造形装置１に出力してもよい。
【００６４】
（４）  上記実施形態では、或る回のステップＳ２において設定された断面５０のＺ座標値と次の回のステップＳ２において設定された断面５０のＺ座標値との差の値が、三次元造形装置１において付加する厚み情報の値に等しかったが、これらが異なっていてもよい。上述の（３）の変形例のように厚み情報が断面データ作成装置１０によって付加される場合についても同様である。
【符号の説明】
【００６５】
１…三次元造形装置，  １０…断面データ作成装置，  １１…演算処理装置，  １４…記憶部，  ２０…三次元ポリゴンモデル，  ２１…三角ポリゴン，  ２２…頂点，  ２３…辺，  ２９…プログラム，  ３２…オフセット前の交点，  ３３…オフセット前の交線，  ３４…オフセット前のアウトライン，  ４０…スライスモデル，  ４１…四角要素，  ４２…オフセット後の交点，  ４３…オフセット後の交線，  ４４…オフセット後のアウトライン，  ５０…断面，  Ｓ３…ステップ（形状取得処理），  Ｓ４…ステップ（色情報取得処理），  Ｓ５…ステップ（オフセット処理），  Ｓ６…ステップ（色情報引渡処理），  Ｓ７…ステップ（スライスモデル生成処理），  Ｓ８…ステップ（色情報引渡処理），  Ｓ９…ステップ（カラー断面画像データ生成処理），  Ｓ１０…ステップ（カラー断面画像データ出力処理）
【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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