(57)【要約】【課題】既存物品の形状から取得した１／ｆゆらぎ成分のデータに基づいて新規物品の製造時に感性形状を汎用的に付与できるようにする。【解決手段】既存物品を被測定物（３次元モデル）と定め、その形状測定を行って得たデータを直交関数変換して周波数解析を行った後、該周波数解析に基づいて感性影響因子の定量的な評価を行い、スペクトル解析によりゆらぎ成分を評価することで、新規物品を製造する際に１／ｆゆらぎ成分を伴う感性形状を汎用的に付与できるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底の略筒状を呈してなる既存物品を被測定物と定める工程と、
前記既存物品の形状からＸ線ＣＴ装置を用いて複数の輪切り状となった断面画像を作成する工程と、
個々の前記断面画像から個別に輪郭データを作成する工程と、
個々の輪郭データにつきその中心位置を原点と定め、該原点から放射状にスキャンラインを定める工程と、
該スキャンライン上の画素を中心位置方向にスキャンしていきあらかじめ設定してあるしきい値に到達した点を前記既存物品の表面との交点と定める工程と、前記既存物品における半径方向での変化の少ない部位と対応している個々の前記輪郭データについて周波数解析を行う工程と、
各々の輪郭のパワースペクトル周波数毎に加算して平均化する工程とからなることを特徴とする既存物品の形状に含まれる１／ｆゆらぎ成分の解析方法。
【請求項２】
表面に凹凸模様を有して面方向に広がる既存物品を被測定物と定める工程と、
前記既存物品の表面形状を３次元測定器により縦横方向での所定領域を一定のスキャンピッチで測定して測定点毎に凹凸データを取得する工程と、
これらの各凹凸データのうちから、前記既存物品の用途と機能との関係で定まる縦方向もしくは横方向での一連の凹凸データを連続凹凸データとして各別に求める工程と、
各別に求められた前記連続凹凸データのそれぞれを窓関数をかけて周波数解析する工程と、
周波数解析結果に周波数毎のパワースペクトルを加算して平均化する工程とからなることを特徴とする既存物品の形状に含まれる１／ｆゆらぎ成分の解析方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の方法で得られた解析結果を再現可能な連続性の良いデータに変換した上で、新規物品の表面に転写することを特徴とする既存物品の形状に含まれる１／ｆゆらぎ成分の新規物品への適用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物である既存物品の形状から１／ｆゆらぎ成分を感性データ（感性影響因子）としてあらかじめ取得しておき、この感性データに基づいて新規物品の製造時に感性形状を付与できるようにする既存物品の形状に含まれる１／ｆゆらぎ成分の解析方法及び新規物品への適用方法に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】登録第２７７５１５８号特許公報
【０００３】
特許文献１は、「三次元壁紙」に関するものであり、ここには「初期値の異なる乱数列に線型変換係数を与えて線型変換を施し２種類の１／ｆ数値の数値列を求め、各数値列の壁の垂直方向に１／ｆゆらぎの凹凸の値を求め、この１／ｆゆらぎの凹凸の値に基づいて壁の表面に凹凸を形成する」ようにした技術が開示されている。
【０００４】
このため、特許文献１の開示技術によれば、「壁の表面が１／ｆでゆらぐので、見る者にとっては人間の脳が共通して快適に感じる周波１／ｆと合致するので、誰もがやすらぎ、すなわち快適感などの感性や興味を惹くことのできる壁紙を提供できる」とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来手法は、あくまでも所定の数学的な手法で求められる１／ｆでゆらぐ三次元の凹凸曲面を壁紙に適用しようとするものであり、既存物品の形状から取得した自然現象として存在している１／ｆゆらぎ成分を感性データとして利用したものではない。
【０００６】
このため、上記従来手法による場合には、新規に製造する各種の３次元形状を呈する製品に適用できる汎用性がないという不都合があった。
【０００７】
本発明は、従来手法にみられた上記課題に鑑み、既存物品の形状から１／ｆゆらぎ成分をデータとして取得しておき、この取得データに基づいて新規物品の製造時に感性形状を汎用的に付与できるようにする物品の形状に含まれる１／ｆゆらぎ成分の解析評価方法及び新規物品への適用方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、このうち、請求項１に記載の第１の発明は、有底の略筒状を呈してなる既存物品を被測定物と定める工程と、前記既存物品の形状からＸ線ＣＴ装置を用いて複数の輪切り状となった断面画像を作成する工程と、個々の前記断面画像から個別に輪郭データを作成する工程と、個々の輪郭データにつきその中心位置を原点と定め、該原点から放射状にスキャンラインを定める工程と、該スキャンライン上の画素を中心位置方向にスキャンしていきあらかじめ設定してあるしきい値に到達した点を前記既存物品の表面との交点と定める工程と、前記既存物品における半径方向での変化の少ない部位と対応している個々の前記輪郭データについて周波数解析を行う工程と、各々の輪郭のパワースペクトル周波数毎に加算して平均化する工程とからなることに構成上の特徴がある。
【０００９】
また、請求項２に記載の第２の発明は、表面に凹凸模様を有して面方向に広がる既存物品を被測定物と定める工程と、前記既存物品の表面形状を３次元測定器により縦横方向での所定領域を一定のスキャンピッチで測定して測定点毎に凹凸データを取得する工程と、これらの各凹凸データのうちから、前記既存物品の用途と機能との関係で定まる縦方向もしくは横方向での一連の凹凸データを連続凹凸データとして各別に求める工程と、各別に求められた前記連続凹凸データのそれぞれを窓関数をかけて周波数解析する工程と、周波数解析結果に周波数毎のパワースペクトルを加算して平均化する工程とからなることに構成上の特徴がある。
【００１０】
さらに、第３の発明は、上記第１の発明又は第２の発明から得られた解析結果を再現可能な連続性の良いデータに変換した上で、新規物品の表面に転写すること構成上の特徴がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、既存物品の形状に含まれる１／ｆゆらぎ成分の解析方法及び新規物品への適用方法に係るものであり、３次元形状に含まれる感性影響因子を定量的に評価することが困難であることを前提として開発されたものである。
【００１２】
すなわち、本発明においては、まず、形状成分のゆらぎに着目して周波数解析を行い、パワースペクトルの傾きによって感性影響因子の定量的な評価を行う。これにより、３次元形状に含まれる周期性を調べ、周期性を表すパワースペクトルの傾きが１に近づけば、形状の周期に適度に感性に良い影響を与えるゆらぎが含まれており、傾きが０に近づけばランダムな形状となる。また、線上のピークが観察されればその形状は周期的な形状となる。
【００１３】
図１は、上記した本発明における感性影響因子の定量的な評価手順の概要を示すフローチャートであり、３次元モデルとしての被測定物には、一品製作的な茶器や工芸品としての壁紙など、３次元形状を有する各種の既存物品が用いられる。
【００１４】
被測定物が定まった後は、その形状を測定して所定のデータを取得する。取得されたデータは、直交関数変換処理（周波数解析処理）が行われ、感性影響因子の定量的な評価処理を行った上で、スペクトル解析によるゆらぎ成分の評価処理が行われる。
【００１５】
図２は、図１に示す処理を請求項１に係る第１の発明に適用する際に用いられる茶器の具体的な形状例を示す斜視図であり、例えば一品製作的な茶器１２が既存物品１１として定められ、これを被測定物として用いることにより必要な解析が行われる。
【００１６】
すなわち、第１の発明は、次の工程を経ることにより行われる。
（１）有底の略筒状を呈する茶器１２などのような既存物品１１を被測定物と定める工程、
（２）既存物品１１の形状からＸ線ＣＴ装置を用いて例えば図３に示すような複数の輪切り状となった断面画像１３を作成する工程、
（３）個々の断面画像１３から個別に図４に示すような輪郭データ１４を作成する工程、
（４）個々の輪郭データ１４につきその中心位置Ｏ１を原点と定め、該原点（中心位置Ｏ１）から放射状にスキャンライン１５を定める工程、
（５）該スキャンライン１５上の画素１５ａ，１５ａ，１５ａ，・・・を中心位置Ｏ１方向にスキャンしていきあらかじめ設定してあるしきい値に到達した点を既存物品１１の表面１１ａ（茶器表面１２ａ）との交点１６と定める工程、
（６）既存物品１１における半径方向での変化の少ない部位と対応している個々の輪郭データ１４について周波数解析を行う工程、
（７）各々の輪郭のパワースペクトル周波数毎に加算して平均化する工程、
なお、輪郭データ１４は、例えば高さ３ｃｍの点から０．２ｍｍ間隔というように、断面位置を変えて多数取得され、このようにして取得された複数の輪郭データ１４は、周波数解析によってスペクトルとして表されることになる。上記（７）の工程は、このようにして得られた個々のスペクトルを加算して平均化することにより行われている。
【００１７】
図８は、図１に示す処理を請求項２に係る第２の発明に適用する際に用いられる壁紙の一例を示す模式図であり、例えば壁紙表面２２ａに凹凸模様を有する壁紙２２が既存物品１１として定められ、これを被測定物として用いることにより必要な解析が行われる。
【００１８】
すなわち、第２の発明は、次の工程を経ることにより行われる。
（ａ）壁紙表面２２ａに凹凸模様を有して面方向に広がる図８に示すような壁紙２２からなる既存物品１１を被測定物と定める工程、
（ｂ）既存物品１１である壁紙２２の壁紙表面２２ａ形状を３次元測定器（図示せず）により、図８に示す縦横方向での所定領域として設定される測定範囲２３を、図９に示すように一定のスキャンピッチｌで測定して測定点ｐ毎に凹凸データを取得する工程、
（ｃ）これらの各凹凸データのうちから、既存物品１１の用途と機能との関係で定まる縦方向もしくは横方向での一連の凹凸データを連続凹凸データとして各別に求める工程、
（ｄ）各別に求められた連続凹凸データのそれぞれを窓関数をかけて周波数解析する工程、
（ｅ）周波数解析結果に周波数毎のパワースペクトルを加算して平均化する工程、
【００１９】
図１１は、請求項３に係る第３の発明についての説明図であり、第１の発明又は第２の発明から得られた得られた解析結果を再現可能な連続性の良いデータに変換した上で、新規物品の表面に転写することにより行われる。
【００２０】
【実施例１】
実施例１は、第１の発明を具体的に検証するためのものであり、次のようにして行った。
被測定物である既存物品１１は、図２に示すように一品製作的な手法により作られた茶器１２であり、そのサイズは直径１２０ｍｍ、高さ８０ｍｍ、平均肉厚８ｍｍである。図３は、茶器１２の下面から２６．６ｍｍの高さの断面画像１３である。このような断面画像１３は、Ｘ線ＣＴ装置を用いて高さ方向に０．３５ｍｍ間隔で計２３５枚作成した。なお、画像は、１画素当たり０．３５ｍｍに相当し、階調は、８ｂｉｔ、すなわち２５６階調である。
【００２１】
続いて、茶器１２の１枚１枚の断面画像１３から、図４に示す輪郭データ１４を作成する。該輪郭データ１４は、茶器１２の半径ｒ方向の中心位置Ｏ１を原点と定め、該原点（中心位置Ｏ１）をから放射状にスキャンライン１５を設定し、茶器表面１３ａとスキャンライン１５との交点１６を求めることによって取得する。スキャンライン１５は、等間隔に１０２４本設定する。また、茶器表面１３ａとの交点１６は、スキャンライン１５上の画素１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，・・・を中心位置Ｏ１方向にスキャンしていき、あらかじめ設定してあるしきい値（輝度値）に達した点と定める。この場合、しきい値を設定する基準は、実際に用いるＸ線ＣＴ装置の測定感度と測定対象となる試料（本発明では、被測定物たる茶器１２）に応じて決定される。しきい値が変化しても、大きな凹凸を持つ輪郭の形状は変化しないが、表面の微細な凹凸形状には影響を与えることになる。本発明では、取得した輝度データをそのまま使用して、ある輝度値以上の部分について、茶器１２の輪郭部分であると定めている。この場合のしきい値は、茶器１２の肉厚の測定値と測定画像の茶器の肉厚が一致する点を目安として求めている。輝度の最大値が２５５であることから、その半分を超える１３５前後がしきい値として適当である。
【００２２】
この場合、茶器１２は、その断面形状が非真円であることが多いので、断面画像１３からその中心位置Ｏ１を求めることは困難である。このため、本実施例においては、予備試験として偏心があった場合について考察した。
【００２３】
図５は、その中心軸Ｏ２が原点（中心位置Ｏ１）より距離ａだけ偏心した半径ｒ’の円の場合、円とｘ軸に対しθの角度をなすスキャンライン１７との交点１８と原点（中心位置Ｏ１）の距離をθの関数ｒ（θ）で表すと、次式（１）のようになる。
【００２４】
【数１】
2004118514.tif 000003
【００２５】
上記式（１）について半径ｒ’＝６０、ａ＝０．５，１．０，５．０，１０．０を代入し、パワースペクトルを求めたところ、図６に示すグラフが得られた。図６に示した結果から、偏心の程度によるパワースペクトルの変化は、ごく低周波域でのみ起こり、その程度は偏心の量に比例して生じていることが判明した。よって、パワースペクトル解析において、ごく低周波域を除いて、偏心による影響は無視できるとのという結論を得た。
【００２６】
輪郭データ１４に含まれるゆらぎ成分の解析は、茶器１２の底部から２７．３〜７１．７５ｍｍの範囲の輪郭データ１４について個々に周波数解析を行い、各々の輪郭のパワースペクトルを周波数ごとに加算し、平均的化する方法をとった。なお、解析を行った範囲は、茶器表面１２ａ中、半径方向の変化も少なく、大きなへこみや鋭利な傷なども無い部位である。
【００２７】
上記手法では、輪郭形状がしきい値によって変化する。図７（ａ）はしきい値９６の時の、図７（ｂ）はしきい値１３５の時の、図７（ｃ）はしきい値１５７の時の輪郭データを基に生成したパワースペクトルのグラフをそれぞれ示す。これらの各グラフの平均の傾きを求めると、しきい値９６のグラフが−０．７９８９で、しきい値１３５のグラフが−０．９６７５で、しきい値１５７のグラフが−０．８０７５であった。
【００２８】
図７（ａ）〜（ｃ）のパワースペクトルを見比べると、周波数７０以下の領域では、相互間に差が見られず、周波数７０以上の領域では、グラフの形は似ているものの、その傾きに差が生じている。また、生成された表面（図示せず）を見ると、大まかな形状は似ているものの、微小な凹凸は、全体の傾きがもっとも大きい図７（ｂ）の場合が他の２つに比べ少ない。なお、本明細書中で用いている「周波数」とは、円筒形状なら円周、矩形形状であれば定義領域での横幅である測定基準長さを、繰り返される凹凸の周期の波長で割ったものを意味している。
【００２９】
このことから、周波数成分において、周波数７０以下の領域が大まかな形状を表現しており、周波数７０以上の高周波領域が表面の微細な凹凸を表現していると考えられる。今回の解析結果では、しきい値により違いはあるものの、周波数７０以上の領域において、グラフの傾きがおおよそ−１になることが確認できた。つまり、表面の微細な凹凸が定義される周波数７０以上の領域において１／ｆゆらぎに相当する形状成分が存在していることが判明した。このことは、輪郭形状だけではなく、微細な凹凸によって人間の感性が影響を受けることを示唆するものである。また、このことは、３次元の形状を、波長の長い成分（緩やかに変化する輪郭部分）及び波長の短い成分（微細な間隔で変化する表面の凹凸）というように、一定の波長領域毎に分類して評価する必要性のあることを示している。
【００３０】
【実施例２】
実施例２は、第２の発明を具体的に検証するためのものであり、次のようにして行った。
被測定物である既存物品１１は、壁紙表面２２ａに凹凸模様のあるおおよそ１２０ｍｍ角の壁紙２２サンプルであり、図８と図９とに示す測定条件のもとで壁紙表面２２ａの凹凸を測定し、周波数解析をすることにより行った。
【００３１】
測定には、触針式の３次元測定器を用いた。使用した３次元測定器の分解能は、図８中において、ｘ，ｙ軸方向に０．０５ｍｍ、奥行き方向にあたるｚ軸に０．００５ｍｍである。
【００３２】
図８に示すように、壁紙表面２２ａの凹凸の測定は、水平方向（ｘ軸方向）のゆらぎを測定するため、既存物品１１の用途と機能との関係で定まる縦（上下）方向もしくは横（水平）方向、つまり一般に壁紙２２が張られる上下方向（ｙ軸方向）に対し、水平方向（ｘ軸方向）が長くなるように測定範囲２３を設定して行った。
【００３３】
スキャンピッチｌは、図９に示すようにｘ軸方向、ｙ軸方向共にスキャンピッチｌを０．１ｍｍとすることで、１０２．３ｍｍ（横幅Ｌ１）×１２．７ｍｍ（縦幅Ｌ２）の測定範囲２３について、１０２４×１２８個の測定点ｐに対し個別測定を行った。
【００３４】
ゆらぎ成分の解析は、ｘ軸方向に対して行い、実施例１における場合と同様に、ｙ軸方向、つまり１２８本の横列データ（連続凹凸データ）を求めそれぞれ周波数解析を行い、周波数ごとのパワースペクトルを加算し、平均化する方法により行った。
【００３５】
壁紙表面２２ａの凹凸データは、パワースペクトル解析の際、不連続な段差のあるデータとして扱われ、解析結果に不要な高周波が混じる結果となる。これを防ぐため、本実施例では、凹凸データに窓関数をかけて解析を行った。なお、窓関数には、次式（２）で示すＨａｎｎｉｎｇ窓を用いた。この式（２）で、ｎは測定点の番号を、Ｎは１周期あたりのデータ数をそれぞれ示す。
【００３６】
【数２】
2004118514.tif 000004
【００３７】
図１０は、５種類の壁紙の凹凸データに対応させて示すパワースペクトルのグラフであり、これらのうち、図１０（ａ）〜（ｄ）は、水平方向において縦縞がみられ、人の目では何らかの周期性があるように見える壁紙のパワースペクトルのグラフを、図１０（ｅ）は、１枚の壁紙がさらに細かい領域に分けられ、その領域毎に向きの異なる斜め方向の縞がある壁紙のパワースペクトルのグラフをそれぞれを示す。
【００３８】
図１０（ａ）〜（ｄ）のグラフでは、それぞれ周波数１０〜４０のあたりに変曲点がみられるが、この実施例２において、１周期を１０２．８ｍｍとして計算しているため、周波数１０〜４０の波の場合、波長は、２．５７ｍｍ〜１０．２８ｍｍとなる。これは、各々の壁紙に観察される縞の幅とほぼ一致する。また、変曲点以降の周波数におけるグラフの傾きは、１／ｆゆらぎを示すほぼ−１になった。
【００３９】
さらに、図１０（ｅ）のグラフでは、他のグラフに比べ、形状の異なる傾向となったが、周波数２００〜５００のところにピークがみられる。これは、壁紙中の幅０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの縞が測定された結果と考えられる。なお、図１０（ｅ）のグラフでは、他のグラフに見られるような変曲点は存在しない。
【００４０】
【実施例３】
実施例３は、第３の発明を具体的に検証するためのものであり、次のようにして行った。
【００４１】
実施例３では、１／ｆゆらぎが観察された実施例２の壁紙の凹凸データを茶器表面へ適用することにより行った。凹凸データを茶器の円周方向へ適用するに当たり、凹凸データを大きな段差が生じないように継ぐ必要がある。
【００４２】
図１１（ａ），（ｂ）は、本実施例３で使用した手法を示すものであり、そのうちの（ａ）は、測定した長さｍの連続凹凸データ３２中から、連続性の良い長さｎ部分を選択データ３３として選択的に使用して連続転写データ３４とする手法である。また、（ｂ）は、同じく選択データ３３として選択した長さｎ部分についてｎ／２の幅のデータを左右反転してコピーしてｎの幅のデータとし、このようにして作製したデータの左右両端は完全に一致することから、このデータを並べること不連続のない連続転写データ３５として複写的に結合する手法である。
【００４３】
元の凹凸データは、図１０（ａ）で示した実施例２のものを用い、図１１（ａ）の選択的手法で作成した連続転写データ３４のパワースペクトルを図１２（ａ）として、図１１（ｂ）の複写的手法で作成した連続転写データ３５のパワースペクトを図１２（ｂ）としてそれぞれ示す。
【００４４】
図１２（ａ），（ｂ）のグラフによれば、複写的手法の（ｂ）のグラフでは、不連続になる点はまったく存在しないため、選択的手法の（ａ）のグラフと比較して高周波成分のばらつきが少ない。
【００４５】
図１２（ａ），（ｂ）のグラフに示されている壁紙の凹凸データを半径方向に最大１ｍｍの凹凸ができるように設定し、直径１２０ｍｍで、高さ７７．５ｍｍ、平均肉厚５ｍｍの茶器形状を呈する仮想モデルの表面に転写してみたところ、選択的手法の（ａ）では、不連続な点は目立たず自然に見えるが、複写的手法の（ｂ）では、対称性のあることが影響し、見る人に規則的な印象を与えることが判明した。
【００４６】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、一品製作的な既存物品の自由曲面が備える複雑形状を形状データに変換して周波数成分解析を行うことにより、新規物品を製造する際に上記解析結果を利用して１／ｆゆらぎを伴った感性形状を付与する上での一助とすることができる。
【００４７】
したがって、本発明の解析結果を利用することにより、工芸的に卓越した技能を体得している熟練技能者以外の未熟練者によっても、１／ｆゆらぎを伴った感性形状を備えた新規物品の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における感性影響因子の定量的な評価手順の概要を示すフローチャート。
【図２】本発明における第１の発明が被測定物として用いた茶器（既存物品）の概要を示す全体斜視図。
【図３】図２の茶器の断面画像の概要を示す説明図。
【図４】図３の断面画像からの輪郭データの作成手法を示す説明図。
【図５】図３の断面画像が非真円で中心軸が偏心している場合のスキャンラインと輪郭データとの交点と原点との関係を示す説明図。
【図６】図５に示す手法により求めたパワースペクトルのグラフ図。
【図７】茶器（被測定物）の凹凸データに対応させて示すパワースペクトルのグラフ図であり、そのうちの（ａ）はしきい値９６の時の、（ｂ）はしきい値１３５の時の、（ｃ）はしきい値１５７の時のそれぞれの輪郭データを基に生成したパワースペクトルのグラフ図。
【図８】被測定物が壁紙である場合の測定条件を模式的に示した説明図。
【図９】図８の測定条件のもとでのスキャンピッチを模式的に示す説明図。
【図１０】４種類の壁紙の凹凸データに対応させたパワースペクトルをパターン分けして（ａ）〜（ｅ）として示すグラフ図。
【図１１】第３の発明に適用される１／ｆゆらぎの形状の創生手法をパターン分けして示す説明図。
【図１２】図１１（ａ），（ｂ）で作成したデータのパワースペクトルをそれぞれ（ａ），（ｂ）として対応させて示すグラフ図。
【符号の説明】
１１　既存物品
１１ａ　表面
１２　茶器
１２ａ　茶器表面
１３　断面画像
１４　輪郭データ
１５，１７　スキャンライン
１５ａ，１７ａ　画素
１６，１８　交点
２２　壁紙
２２ａ　壁紙表面
２３　測定範囲
３２　連続凹凸データ
３３　選択データ
３４，３５　連続転写データ
ａ　距離
ｌ　スキャンピッチ
Ｏ１　中心位置
Ｏ２　中心軸
ｒ，ｒ’　半径
Ｌ１　横幅
Ｌ２　縦幅
ｐ　測定点
【図１】
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【図２】
2004118514.tif 000006
【図３】
2004118514.tif 000007
【図４】
2004118514.tif 000008
【図５】
2004118514.tif 000009
【図６】
2004118514.tif 000010
【図７】
2004118514.tif 000011
【図８】
2004118514.tif 000012
【図９】
2004118514.tif 000013
【図１０】
2004118514.tif 000014
【図１１】
2004118514.tif 000015
【図１２】
2004118514.tif 000016