(57)【要約】      （修正有）【課題】視野及び照明角及び方向に基づいて変化する色を有する３次元物体の提供。【解決手段】３次元印刷物体は、物体の表面領域をともに画定する複数の異なる材料領域を含む。複数の異なる材料領域は、第１の材料領域及び第２の材料領域を含む。第１の材料領域は、第１の色を有し、第２の材料領域は、第１の色とは異なる第２の色を有する。異なる材料領域は、複数の異なる材料領域からの異なる光の割合が、異なる視野方向、異なる視野角から及び異なる角度で表面領域を照らす照明によって３次元印刷物体の表面領域を視認する観察者に視認可能であるように、異なる方向から見て異なる量だけ物体内で互いに重なり合っている。表面領域の着色は、観察者に視認可能な複数の異なる材料領域からの光の割合に基づいて変更される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元印刷物体において、
前記３次元印刷物体の表面領域をともに画定する複数の異なる材料領域を備え、前記複数の異なる材料領域が、
第１の色を有する第１の材料領域と、
前記第１の色とは異なる第２の色を有する第２の材料領域とを含み、前記複数の異なる材料領域からの異なる光の割合が、異なる視野方向、異なる視野角のうちの少なくとも１つから及び異なる角度で前記表面領域を照らす照明によって前記３次元印刷物体の前記表面領域を視認する観察者に視認可能であるのを可能とするように、且つ、観察者に視認可能な前記複数の異なる材料領域からの前記光の割合に基づいて前記３次元印刷物体の前記表面領域の着色が変更されるのを可能とするように、前記異なる材料領域が異なる方向から見て異なる量だけ互いに重なり合っている、３次元印刷物体。
【請求項２】
前記第２の材料領域及び前記第１の材料領域が、前記表面領域の表面から異なる距離にある、請求項１に記載の３次元印刷物体。
【請求項３】
さらに、
前記複数の異なる材料領域を支持するベースと、
前記複数の材料領域及び他の複数の異なる材料領域が前記ベースによって分離されるように、前記表面領域の表面から対向する前記３次元印刷物体の他の表面領域をともに画定する他の複数の異なる材料領域とを備え、前記他の複数の異なる材料領域が、
第５の色を有する第８の材料領域と、
前記第５の色とは異なる第６の色を有する第９の材料領域を含み、前記他の複数の異なる材料領域からの異なる光の割合が、異なる視野方向、異なる視野角のうちの少なくとも１つから及び異なる角度で前記表面を照らす照明によって前記３次元印刷物体の前記他の表面領域を視認する観察者に視認可能であるのを可能とするように、前記異なる材料領域が異なる方向から見て異なる量だけ互いに重なり合い、
前記３次元印刷物体の前記他の表面領域の着色が前記観察者に視認可能な前記他の複数の異なる材料領域からの光の割合に基づいて変更される、請求項１に記載の３次元印刷物体。
【請求項４】
前記複数の異なる材料領域が、さらに、
少なくとも部分的に透明な材料の第３の領域を備え、前記第３の領域が前記複数の異なる材料領域の残りの部分をカプセル化する、請求項１に記載の３次元印刷物体。
【請求項５】
３次元印刷物体を生成するようにプリンタを動作させる方法において、
前記３次元印刷物体の表面領域をともに画定する複数の異なる材料領域を形成するようにコントローラによって複数のイジェクタを動作させることを備え、前記複数の異なる材料領域を形成するように前記イジェクタを動作させることが、
第１の色の第１の材料領域を形成するように前記第１の色を有する材料の液滴を吐出する前記複数のイジェクタのうちの第１のサブセットを動作させることと、
前記第１の色とは異なる第２の色の第２の材料領域を形成するように前記第２の色を有する材料の液滴を吐出する前記複数のイジェクタのうちの第２のサブセットを動作させることとを含み、前記複数の異なる材料領域からの異なる光の割合が、異なる視野方向、異なる視野角のうちの少なくとも１つから及び異なる角度で前記表面領域を照らす照明によって前記３次元印刷物体の前記表面領域を視認する観察者に視認可能であるのを可能とするように、且つ、前記観察者に視認可能な前記第１の材料領域及び前記第２の材料領域の前記光の割合に基づいて前記３次元印刷物体の前記表面領域の着色が変更されるのを可能とするように、前記複数の異なる材料領域が異なる方向から見て異なる量だけ互いに重なり合っている、方法。
【請求項６】
前記第２の着色された材料領域及び前記第１の着色された材料領域が前記表面領域の表面から異なる距離にある、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
異なる視野方向、異なる視野角から及び異なる角度で表面領域を照らす照明によって前記表面領域を視認する観察者に視認可能な異なる色配置を有する前記表面領域を有する３次元印刷物体を生成するように３次元物体プリンタを動作させる方法において、
前記３次元印刷物体の表面領域の幾何学的形状と、前記表面領域についての少なくとも２つの異なる色配置と、異なる色配置のそれぞれに割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つとを画定する３次元データを提供することと、
モデルのモデル表面領域をともに画定し、且つ、前記視野方向、視野角及び照明角から見た前記モデル表面領域の着色が、前記視野方向、視野角及び照明角が割り当てられる前記少なくとも２つの色配置に対応する前記３次元データによって画定されるように、前記複数の異なる材料領域からの異なる光の割合が、異なる視野角、異なる視野方向のうちの少なくとも１つか及び異なる角度で前記表面領域を照らす照明によって前記モデル表面領域を視認する観察者に視認可能であるのを可能とするように、異なる方向から見て異なる量だけ重なり合う複数の異なる材料領域に対応するデータを含む前記３次元印刷物体の前記モデルを生成することと、
前記生成されたモデルを参照して前記３次元印刷物体の前記表面領域の前記幾何学的形状を変更することと、
前記３次元物体を生成するように前記変更された幾何学的形状を参照して前記３次元物体プリンタを動作されることとを備える、方法。
【請求項８】
さらに、
前記表面領域の前記幾何学的形状、前記表面領域についての少なくとも２つの異なる色配置、及び異なる色配置のそれぞれに割り当てられた少なくとも１つの視野方向、視野角、及び照明角を参照して前記表面領域についての色変更マップを生成することと、
モデル表面領域、及び異なる色配置のそれぞれに割り当てられた少なくとも１つの視野方向、視野角及び照明角をともに画定する複数の異なる材料領域に対応する前記データを参照して前記モデル表面領域の色変更マップを生成することと、
前記モデル表面領域の前記色変更マップに対する前記表面領域の色変更マップの間の色相及び色位置のうちの少なくとも１つの類似性を測定するように前記モデル表面領域の前記色変更マップと前記表面領域の前記色変更マップを比較することと、
前記モデル表面領域の前記色変更マップに対する前記表面領域の前記色変更マップの間の前記測定された類似性が、異なる色配置のそれぞれに割り当てられた少なくとも１つの視野方向、視野角及び照明角における所定の閾値よりも大きくなるまで前記モデルの生成を継続することとを備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
３次元物体が、異なる視野方向、異なる視野角から及び異なる角度で表面領域を照らす照明によって前記表面領域を視認する観察者に視認可能な異なる色配置を有する前記表面領域を有する前記３次元物体を印刷するための３次元データを変更するシステムにおいて、
３次元物体を印刷するようにプリンタを動作させるための３次元データが記憶されるメモリと、
前記３次元物体の前記表面領域についての少なくとも２つの異なる色配置に対応するデータと、異なる色配置のそれぞれに割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つに対応するデータとを受信するように構成された入力装置と、
異なる視野方向、異なる視野角から及び異なる角度で前記表面領域を照らす照明によって前記表面領域を視認する観察者に視認可能な異なる色配置によって前記３次元物体が形成されるのを可能とするようにプロセッサが前記３次元データを変更することを可能とする前記メモリに記憶されたプログラミングされた命令によって構成されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、
前記モデルのモデル表面領域をともに画定し、且つ、前記視野方向、視野角及び照明角から見た前記モデル表面領域の着色が、前記視野方向、視野角及び照明角が割り当てられる前記少なくとも２つの色配置に対応する異なる色配置のそれぞれに割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つに対応する前記データによって画定されるように、複数の異なる材料領域からの異なる光の割合が、異なる視野方向、異なる視野角のうちの少なくとも１つから及び異なる角度で前記表面領域を照らす照明によって前記モデル表面領域を視認する観察者に視認されるのを可能とするように、異なる方向から見て異なる量だけ重なり合う前記複数の異なる材料領域に対応するデータを含む前記３次元印刷物体のモデルを生成し、
前記生成されたモデルを参照して前記プリンタを動作させるために前記３次元データを変更し、
前記プリンタが異なる色配置のそれぞれに割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つから前記表面領域を視認する観察者に視認可能な前記少なくとも２つの異なる色配置を有する前記表面領域を有する前記３次元物体を生成することを可能とするように、前記３次元物体プリンタに対して前記変更された３次元データを送信するように構成されている、システム。
【請求項１０】
前記プロセッサが、さらに、
前記３次元物体の前記表面領域の幾何学的形状に対応する前記３次元データの一部を参照して前記表面領域についての色変更マップを生成し、前記データが前記表面領域についての少なくとも２つの異なる色配置に対応する前記入力装置によって受信され、前記データが異なる色配置のそれぞれに割り当てられた前記視野方向、前記視野角及び前記照明角のうちの少なくとも１つに対応する前記入力装置によって受信され、
前記モデル表面領域並びに異なる色配置のそれぞれに割り当てられた少なくとも１つの視野方向、視野角及び照明角をともに画定する複数の異なる材料領域に対応する前記データを参照して前記モデル表面領域の色変更マップを生成し、
前記モデル表面領域の前記色変更マップに対する前記表面領域の前記色変更マップの間の色相及び色位置のうちの少なくとも１つの類似性を測定するように前記モデル表面領域の前記色変更マップと前記表面領域の前記色変更マップを比較し、
前記モデル表面領域の前記色変更マップに対する前記表面領域の前記色変更マップの間の前記測定された類似性が、異なる色配置のそれぞれに割り当てられた少なくとも１つの視野方向、視野角及び照明角における所定の閾値よりも大きくなるまで前記モデルの生成を継続するように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、３次元物体印刷に関し、より具体的には、視野及び照明角及び方向に基づいて変化する色を有する３次元物体を印刷することに関する。
【背景技術】
【０００２】
虹色表面、すなわち、表面の視野角又は照明角の変化にともない色を変化させるように見える表面を有する物体を形成するために様々な技術が使用されている。１つの例において、入射光の異なる部分を反射又は透過させるために表面に配置された回折格子が使用される。異なる光部分は、入射角の変化にともない変化する画像の視野としてみられる。他の例において、複数の画像が短冊に分離され、表面上で互いに織り交ざり、レンチキュラーレンズによって覆われる。レンズは、個々の画像のそれぞれからの光が同じ各方向に送られるように画像の織り交ざりと整列される。この構成は、異なる視野角にわたって異なる画像を観察者に提示する。さらなる例において、各方向において周期的な変動を有するように表面の領域がエンボス加工される。領域は、視野角を変更が１つ以上の色を隠し、抑制し又は強調することを可能とするように、周期的な変動に合わせたバリエーションで着色される。
【０００３】
前述の例のような物体上に虹色表面を形成する既知の技術は、一般に、単一の視軸上で色を変化させるのみの領域からなる。例えば、画像は、観察者の視点が左右に移動することにともない変化することがあるが、視点が上下若しくは遠近に移動する場合、又は視点が回転する場合には変化しない。他の例において、真珠光沢塗料などのいくつかの虹色塗料は、視野角に基づいて色を変化させるが、視野方向にかかわらず同じ方法で変化させる。さらに、虹色表面は、典型的には、例えば、回折格子、レンチキュラーレンズ又はエンボス隆起などの構造化表面を必要とするか、又はどのような色変化が利用可能であるかに関して制限される。これらの構造化表面は、虹色表面を形成する費用及び複雑性を増大させ、表面の意図された着色を妨害し得る損傷を受けやすい表面をもたらす。さらに、そのような構造は、２つ以上の軸に沿って色を変化させる非平面又は不規則な形状を有する３次元印刷物体上に形成することは非現実的又は不可能である。
【０００４】
ディジタル積層造形とも称されるディジタル３次元物体製造は、ディジタルモデルから実質的に任意の形状の３次元固体物体を形成するプロセスである。３次元物体印刷は、材料の連続層が異なる形状の基材上に形成される積層プロセスである。層は、バインダ材料を吐出し、指向性エネルギーを付与し、材料を押し出し、材料を吐出し、粉末床を溶解し、シートを積層し、又は液体フォトポリマー材料を硬化放射線にさらすことによって形成されることができる。層が形成された基材は、プラットフォームに動作可能に接続されたアクチュエータの動作によって３次元的に移動可能なプラットフォーム上に支持されるか、又は、材料堆積装置は、物体を形成する層を生成するための堆積装置の制御された移動のために１つ以上のアクチュエータに動作可能に接続される。３次元物体印刷は、切削又は穿孔などの減法プロセスによるワークピースからの材料の除去に主に依存する従来の物体形成技術とは区別可能である。
【０００５】
物体が印刷された後に着色を適用すること、及び異なる色を有する異なる材料から物体を印刷することを含む３次元印刷物体の表面を着色するための技術もまた開発されている。しかしながら、３次元印刷は、虹色物体を形成することには適合していない。したがって、異なる角度及び方向から見たときに変化し且つ異なる角度からの光によって照明されるときに変化する着色を有する表面を有する３次元物体を生成する積層造形プロセスが有益であろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
虹色を有する物体、特に不規則形状及び表面を有する虹色３次元物体の３次元印刷を容易とするために、本開示にかかる３次元物体は、３次元印刷物体の表面領域をともに画定する複数の異なる材料領域を含む。複数の異なる領域は、第１の色を有する第１の材料領域と、第１の色とは異なる第２の色を有する第２の材料領域とを含む。異なる材料領域は、複数の異なる材料領域からの光の異なる割合が、異なる視野方向から、異なる視野角から及び異なる角度で表面領域を照らす照明によって３次元印刷物体の表面領域を視認する観察者に視認可能とされるのを可能とするように異なる方向から見て異なる量だけ互いに重なり合っている。複数の異なる材料領域の構成はまた、３次元印刷物体の表面領域の着色が観察者に視認可能な複数の異なる材料領域からの光の割合に基づいて変更されるのを可能とする。
【０００７】
本開示にかかる例示的なシステムは、３次元物体が異なる視野方向、異なる視野角から及び異なる角度で表面領域を照らす照明によって表面領域を視認する観察者に視認可能な異なる色配置を有する表面領域を有するように３次元物体を印刷するための３次元データを変更するように構成されている。システムは、メモリと、入力装置と、プロセッサと、出力装置とを含む。３次元物体を印刷するためにプリンタを動作させるための３次元データは、メモリに記憶される。入力装置は、３次元物体の表面領域についての少なくとも２つの異なる色配置に対応するデータと、異なる色配置のそれぞれに割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つに対応するデータとを受信するように構成されている。プロセッサは、プロセッサが異なる視野方向、異なる視野角から及び異なる角度で表面領域を照らす照明によって表面領域を視認する観察者に視認可能な異なる色配置を有する３次元物体を形成するように３次元物体プリンタを動作させるために３次元データを変更することを可能とするメモリに記憶されたプログラミングされた命令によって構成されている。それにより、プロセッサは、３次元物体の表面領域の幾何学的形状に対応する３次元データの一部、表面領域についての少なくとも２つの異なる色配置に対応する入力装置によって受信したデータ、及び異なる色配置のそれぞれに割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つに対応する入力装置によって受信したデータを参照して、３次元物体の表面領域についての色変更マップを生成するように構成されている。プロセッサは、モデルのモデル表面領域をともに画定し、且つ、異なる視野角、異なる視野方向から及び異なる角度でモデル表面領域を照らす照明によってモデル表面領域を視認する観察者に視認可能である異なる材料領域からの異なる光の割合の識別を可能とするように異なる方向から見て異なる量だけ重なり合う複数の異なる材料領域に対応するデータを含む３次元物体のモデルを生成する。プロセッサは、異なる色配置のそれぞれに割り当てられた視野方向、視野角及び照明角の少なくとも１つに対応するデータを参照してモデル表面領域を視認する観察者の視界をシミュレートし、観察者のシミュレートされた視界を参照して異なる色配置のそれぞれに割り当てられた視野方向、視野角及び照明角の少なくとも１つから観察者に視認可能な異なる材料領域からの異なる光の割合を識別する。プロセッサは、観察者に視認可能な各材料領域からの識別された光の割合を参照してモデル表面領域の色変更マップを生成し、モデル表面領域の生成された色変更マップと３次元物体の表面領域の生成された色変更マップと間の色相及び色位置のうちの少なくとも１つの類似性を測定するように３次元物体の表面領域についての生成された色変更マップとモデル表面領域の生成された色変更マップを比較する。プロセッサは、測定された類似性が、割り当てられた視野方向、視野角及び照明角の少なくとも１つにおいて所定の閾値未満であることに応答して３次元物体のモデルを生成し、３次元物体の表面領域について生成された色変更マップとモデル表面領域の生成された色変更マップとの間の測定された類似性が、割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つにおいて所定の閾値よりも大きくなるまで、モデル表面領域を視認する観察者のシミュレーション、光の割合の識別、モデル表面領域の色変更マップの生成、モデル表面領域の生成された色変更マップと３次元物体の表面領域の生成された色変更マップとの比較、及び、測定された類似性を参照した３次元物体のモデルの生成を継続する。測定された類似性が所定の閾値より大きくなると、プロセッサは、割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つにおいて所定の閾値よりも大きい測定された類似性を有した３次元物体の生成されたモデルを参照して３次元物体を印刷するための３次元データを変更し、プリンタが異なる色配置のそれぞれに割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つから表面領域を視認する観察者に視認可能な少なくとも２つの異なる色配置を有する表面領域を有する３次元物体を生成することを可能とするように３次元物体プリンタに対して変更された３次元データを送信する。
【０００８】
本開示にかかる虹色３次元物体を印刷するために３次元物体プリンタを動作させる例示的な方法は、３次元印刷物体の表面領域をともに画定する複数の異なる材料領域を形成するようにコントローラによって３次元プリンタの複数のイジェクタを動作させることを含む。複数の異なる材料領域を形成するためのイジェクタの動作は、第１の色の第１の材料領域を形成するように第１の色を有する材料の液滴を吐出する複数のイジェクタの第１のサブセットを動作させることと、第２の色の第２の材料領域を形成するように第１の色とは異なる第２の色を有する材料の液滴を吐出する複数のイジェクタの第２のサブセットを動作させることとを含む。複数の異なる材料領域は、複数の異なる材料領域からの異なる光の割合が、異なる視野方向、異なる視野角から及び異なる角度で表面領域を照らす照明によって３次元印刷物体の表面領域を視認する観察者に視認可能とされるのを可能とするように異なる方向から見て異なる量だけ互いに重なり合っている。複数の異なる材料領域の配置はまた、３次元印刷物体の表面領域の着色が観察者に視認可能な第１の材料領域及び第２の材料領域の光の割合に基づいて変更されるのを可能とする。
【０００９】
本開示の前述の態様及び他の特徴は、添付図面に関連して以下の説明において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示にかかる、異なる視野角、視野方向及び照明角にわたって変化する見かけの着色を有する表面を有する３次元印刷物体の異なる例示的な実施形態の側断面図である。
【図２】図２は、本開示にかかる、異なる視野角、視野方向及び照明角にわたって変化する見かけの着色を有する表面を有する３次元印刷物体の異なる例示的な実施形態の側断面図である。
【図３】図３は、本開示にかかる、異なる視野角、視野方向及び照明角にわたって変化する見かけの着色を有する表面を有する３次元印刷物体の異なる例示的な実施形態の側断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本開示にかかる、異なる視野角、視野方向及び照明角にわたって変化する見かけの着色を有する表面を有する３次元印刷物体の異なる例示的な実施形態の側断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本開示にかかる、異なる視野角、視野方向及び照明角にわたって変化する見かけの着色を有する表面を有する３次元印刷物体の異なる例示的な実施形態の側断面図である。
【図５】図５は、本開示にかかる、異なる視野角、視野方向及び照明角にわたって変化する見かけの着色を有する表面を有する３次元印刷物体の異なる例示的な実施形態の側断面図である。
【図６】図６は、本開示にかかる、少なくとも２つの異なる軸に沿って与えられた異なる視野角、視野方向、及び照明角を変化させる見かけの着色を有する材料領域の配置のいくつかの異なる例示的な実施形態の平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本開示にかかる、異なる視野角、視野方向及び照明角にわたって変化する見かけの着色を有する表面を有する３次元印刷物体のさらなる異なる例示的な実施形態の側断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本開示にかかる、異なる視野角、視野方向及び照明角にわたって変化する見かけの着色を有する表面を有する３次元印刷物体のさらなる異なる例示的な実施形態の側断面図である。
【図８】図８は、本開示にかかる、異なる視野角、視野方向及び照明角にわたって変化する見かけの着色を有する表面を有する３次元印刷物体のさらなる異なる例示的な実施形態の側断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本開示にかかる、異なる視野角、視野方向及び照明角にわたって変化する見かけの着色を有する表面を有する不規則な３次元印刷物体の例示的な実施形態の側断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本開示にかかる、異なる視野角、視野方向及び照明角で３次元印刷物体の表面上で視認可能な異なる画像の概略図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図９Ｂの３次元印刷物体の断面詳細図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本開示にかかる、異なる視野方向、異なる視野角から及び異なる角度で表面領域を照らす照明によって表面領域を視認する観察者に視認可能な異なる色配置を有する表面領域を有する３次元物体を生成する方法の例示的な実施形態のフロー図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａの方法を実行するように構成されたシステムの例示的な実施形態の概略図である。
【図１１】図１１は、本開示にかかる３次元物体を印刷するための３次元物体プリンタの例示的な実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態の一般的な理解のために、図面が参照される。図面において、同様の参照符号は、同様の要素を示すために全体を通して使用されている。
【００１２】
図１は、本開示にかかる３次元物体１００の例示的な実施形態の側面断面図を示している。物体１００は、第１の材料領域１０４と、第２の材料領域１０６と、第３の材料領域１０８と、第４の材料領域１１０と、第５の材料領域１１２とを含む。材料領域１０４〜１１２は、複数の材料領域１０２としてまとめて称される。第５の材料領域は、様々な配置１１６、１２２及び１２４に組み立てられる材料領域１０２の残りの部分をカプセル化する。各配置１１６、１２２及び１２４は、以下により詳細に記載されるように、異なる色を有する少なくとも２つの異なる材料領域を含む。配置１１６、１２２及び１２４は、第５の材料領域の一部によって互いに離間されている。
【００１３】
第５の材料領域１１２は、物体１００の表面領域１１４を画定し、様々な配置１１６、１２２及び１２４が表面領域１１４の表面１１５を通して少なくとも部分的に視認可能であるように、少なくとも部分的に透明である。残りの材料領域１０２は、複数の異なる材料領域１０２からの異なる光の割合が、異なる視野方向、異なる視野角から及び異なる角度で表面領域を照明する照明によって３次元印刷物体１００の表面領域１１４を視認可能である観察者に視認可能であるのを可能とするように異なる方向から見て異なる量だけ互いに重なり合っている。この実施形態において、第１の材料領域１０４はマゼンタであり、第２の材料領域１０６はシアンであり、第３の材料領域１０８はイエローであり、第４の材料領域１１０は黒色であるが、他の着色及び着色の組み合わせも考えられる。
【００１４】
配置１１６のそれぞれにおいて、第１の材料領域１０４及び第２の材料領域１０６は、表面１１５から異なる距離にあり、第１の材料領域１０４は、第２の材料領域１０６よりも表面１１５に近い。この構成に起因して、第１の材料領域１０４及び第２の材料領域１０６の異なる部分は、異なる視野角で表面領域１１４を視認する観察者に視認可能である。
【００１５】
本開示において、様々な物体の表面領域を視認するものとして様々な観察者が記載される。読者は、図が縮尺どおりには描かれていないことを理解すべきである。具体的には、図１において、複数の材料領域１０２は、様々な配置１１６、１２２及び１２４の側面の少なくとも一部が斜めの角度で表面領域１１４を視認する観察者に視認可能であるように、寸法決めされて配置されている。さらにまた、特に明記しない限り、様々な観察者は、物体の表面領域を照らす一般的な拡散光のもとに物体を視認している。
【００１６】
図１における第１の観察者１１８は、一般に垂直角度、すなわち表面領域１１４に対して約９０度で表面領域１１４を視認している。第１の観察者１１８の視点から見ると、配置１１６における第２の材料領域１０６の少なくとも一部は、第１の材料領域１０４によって視点から遮蔽されている。それゆえに、第１の観察者１１８の視点から、物体１００の表面領域１１４の見かけの着色は、一般にマゼンタである。
【００１７】
これと比較して、第２の観察者１２０は、斜めの角度、すなわち９０度及び０度以外の角度で表面領域１１４を視認する。第２の観察者１２０の視点から、第２の材料領域１０６の少なくとも一部は、配置１１６における第１の材料領域１０４の下方に視認可能である。第２の材料領域１０６はシアンであるため、第２の観察者１２０の視点からの表面領域１１４の見かけの着色は、第２の材料領域１０６からのシアンと第１の材料領域１０４からのマゼンタの混合である。マゼンタ及びシアンは、配置１１６において視認可能な第１の材料領域１０４の部分に対して視認可能な第２の材料領域１０６の部分に対する割合で混合される。それゆえに、第２の材料領域１０６の小部分のみが視認可能であるほぼ垂直な角度について、表面領域の見かけの着色は、一般にマゼンタであるが、視野角がより斜めになるのにともない、第２の材料領域１０６のより大きい部分が第２の観察者１２０に視認可能となり、配置１１６の表面１１５の見かけの着色は、シアン及びマゼンタの混合である青色に向かって変化する。
【００１８】
一貫した着色挙動を有する表面領域１１４のより大きな部分を形成するために、複数の配置１１６が互いに隣接して繰り返される。観察者１１８及び１２０の視点から、繰り返された配置は一体に混合され、単一の着色領域の見かけを提示する。このようにして、個々の材料領域の大きさにかかわらず、同様の着色の大きな領域を形成することができる。
【００１９】
配置１２２において、第３の材料領域１０８は、表面１１５を基準として第１の材料領域１０４の下方にある。第１の観察者１１８の視点から、第３の材料領域１０８は、第１の材料領域１０４によって視界から遮蔽され、それゆえに、配置１２２における物体の表面領域１１４の見かけの着色は、配置１１６における表面領域１１４と同様に、一般にマゼンタであるように見える。しかしながら、視野角がより斜めになるのにともない、第３の材料領域１０８からの光のより大きな割合が視認可能となる。それゆえに、第２の観察者１２０の視点から、表面領域１１４の見かけの着色は、第３の材料領域１０８からのイエローと混合する第１の材料領域１０４からのマゼンタに起因して赤色に向かってシフトする。
【００２０】
配置１２４において、第２の材料領域１０６は、表面１１５に対して第４の材料領域１１０の下方にある。第１の観察者１１８の視点から、表面領域１１４は、第４の材料領域１１０からの黒色に起因して配置１２４において黒色着色部を有し、第２の観察者１２０の視点から、表面領域は、第４の材料領域１１０からの黒色及び第２の材料領域１０６からのシアンの混合から濃いシアン着色部を有する。この実施形態において、第５の材料領域１１２は、第５の材料領域１１２の少なくとも一部が残りの材料領域１０２と表面領域１１４との間に配置されるように残りの材料領域をカプセル化する。この第５の材料領域１１２の部分は、損傷、摩耗、傷などから残りの材料領域を保護する保護コーティングとして構成されることができる。
【００２１】
配置１１６、１２２及び１２４と同様に、物体１００内の配置に含まれる材料領域を変化させることにより、異なる視野角での表面領域１１４の異なる着色を形成することが可能となる。図１は、側断面図であるが、読者は、材料領域１０２の配置の分布が３次元にわたって広がってもよいことを理解すべきである。それゆえに、材料領域１０２の配置は、異なる視野角で視認可能な表面１１５上に異なる画像を形成するために使用されることができる。
【００２２】
さらに、図１における材料領域１０２の間隔、大きさ及び位置は、一般に規則的であるように示されているが、材料領域の大きさ、形状及び間隔は変更可能である。材料領域の形状及び大きさは、その材料領域が視認可能な角度範囲に関係し、領域間の間隔及び相対的な大きさは、様々な角度で視認可能な重なり合う材料領域の部分に起因して材料領域間の色混合に関係する。それゆえに、材料領域の形状、大きさ及び間隔を調整することにより、物体１００の表面領域１１４の色変化挙動を変更することができる。
【００２３】
材料領域１０２の大きさはまた、観察者にとって意図された視距離に関連してもよい。１つの実施形態において、材料領域１０２は、所定の距離から物体１００の表面領域１１４を視認する観察者が表面１１５上に連続した着色を形成するものとして複数の材料領域１０２を知覚するように寸法決めされる。個々の材料領域は、センチメートル、ミリメートル、数十マイクロメータ又はそれ以下のオーダで寸法決めされることができる。
【００２４】
図２は、本開示にかかる３次元物体２００の他の例示的な実施形態を示している。物体２００は、第１の材料領域２０４と、第２の材料領域２０６と、第４の材料領域２１０と、第５の材料領域２１２とを有する配置２０１を含む。配置２０１は、互いに分離され、物体２００の表面領域２１４を画定する第４の材料領域２０８によってカプセル化される。材料領域２０４、２１２は、複数の領域２０２としてまとめて称される。この実施形態において、第１の材料領域２０４はマゼンタであり、第２の材料領域２０６はシアンであるが、他の色の組み合わせも考えられる。第３の材料領域２０８は、少なくとも部分的に透明であり、第４の材料領域２１０は白色であり、第５の材料領域２１２は黒色である。
【００２５】
第２の材料領域２０６及び第１の材料領域２０４は、表面領域２１４の表面２１５から異なる距離にあり、第１の材料領域２０４は表面２１５に近い。透明な第３の材料領域２０８の少なくとも一部は、表面２１５を基準として第１の材料領域２０４と第２の材料領域２０６との間に配置される。この構成は、第２の材料領域２０６からの大きな光の割合が図１に示される実施形態において様々な角度で視認可能な第２の材料領域２０６からの光の割合に対して様々な視野角で視認されるのを可能とする。
【００２６】
いくつかの実施形態において、材料領域２０２のうちの１つ以上は完全に不透明でなくてもよい。半透明度は、望ましくは視界から遮蔽された材料領域の色の望ましくない裏抜けをもたらすことがあり、物体の表面領域２１４の見かけの着色に影響を及ぼし得る。この実施形態において、白色の第４の材料領域２１０は、裏抜けを抑制するための緩衝材又は散乱材料として機能する。第４の材料領域２１０は、表面２１５に対して第１の材料領域２０４と第２の材料領域２０６との間に配置される。透過されるであろう着色光は、代わりに、第２の材料領域２０６からのシアン光が第１の材料領域２０４を透過することを阻害するように第４の材料領域２１０内で散乱される。
【００２７】
いくつかの実施形態において、第３の材料領域２０８は、完全に透明でなくてもよく、そのため、領域を通過する光は、ある程度散乱される。散乱は、着色光が望ましくない視野角から表面領域２１４上で視認可能であるのをもたらすことがある。例えば、シアンの第２材料領域２０６から反射されるか又はそこから透過されるある量の光は、第３の材料領域２０８内で散乱することがある。第２の材料領域２０６が第１の観察者２１６の視点からの第１の材料領域２０４による視界から遮蔽された場合であっても、第２の材料領域２０６からの散乱されたシアン光の一部は、第１の観察者２１６に視認可能なように表面領域２１４から出てもよい。
【００２８】
図２の実施形態において、第５の材料領域２１２は、散乱ガードの領域において視認可能である第３の材料領域２０８内の光の散乱を抑制する散乱ガードとして機能する。この実施形態において、第５の材料領域２１２は黒色であるが、他の実施形態においては、他の色の他の材料領域がまた散乱ガードとして使用されることができる。第１の材料領域２０４の近傍における第３の材料領域２０８を通って散乱される光は、代わりに、散乱ガードによって吸収されるか又はブロックされる。このようにして、第１の観察者２１６の視点からの表面領域の着色は、遮蔽された材料領域からの散乱光によって歪まない。他の実施形態（図示しない）において、散乱ガード材料領域は、第２の材料領域２０６を少なくとも部分的に囲むように配置される。
【００２９】
図２に示されるように、第４の材料領域２１０及び第５の材料領域２１２は、第１の材料領域２０４及び第２の材料領域２０６よりも薄い。この厚さの差異は、第２の観察者２１８によってみられるように表面領域２１４の見かけの着色上の第４の材料領域２１０及び第５の材料領域２１２からの白色及び黒色色の寄与をそれぞれ低減する。
【００３０】
図３は、本開示にかかる３次元物体３００のさらなる例示的な実施形態を示している。物体３００は、図２に関して上述した複数の領域と同様の第１の複数の材料領域２０２を含む。物体は、さらに、他の表面領域３１４を画定する複数の材料領域３０２と、第１の材料領域２０２と第２の材料領域３０２との間に配置されるベース３３０とを含む。この実施形態において、ベース３３０は白色であり、第１の材料領域２０２と第２の材料領域３０２との間の裏抜けを抑制するための緩衝材として機能する。この緩衝材は、３次元物体３００の表面領域２１４及び３１４が互いに干渉しない異なる着色挙動を有することを可能とする。ベース３３０は、この実施形態においては白色であるが、他の色及び色の組み合わせのベースも考えられる。さらに、図３に示されるベース３３０は、一般に平面状部材であるが、他の構成も考えられる。例えば、ベース３３０は、不規則な表面領域を有することができ、また、任意の３次元形状を有することができる。
【００３１】
図４Ａは、本開示にかかる３次元物体４００のさらなる実施形態を示している。物体４００は、第１の材料領域４０６及び第２の材料領域４０８をそれぞれ含む配置４１４を含む。物体４００はまた、配置４１４と、配置４１４及び透明材料領域４１２を支持するベース４１０との間に配置された透明材料領域４１２を含む。材料領域４０６、４０８及び４１２は、複数の材料領域４０２としてまとめて称される。図１〜図３に示された実施形態とは異なり、表面領域４０４の表面４０５は、透明材料領域４１２によってのみ画定されない。代わりに、表面４０５は、第１の材料領域４０６及び第２の材料領域４０８によって透明材料領域４１２とともに画定される。
【００３２】
この実施形態において、第１の材料領域４０６はイエローであり、第２の材料領域はシアンであるが、他の実施形態においては、他の色の組み合わせも考えられる。各配置４１４において、第１の材料領域４０６は、表面４０５にほぼ平行な方向において第２の材料領域４０８と重なり合っている。以下に記載されるように、この構成は、異なる視野方向からの表面領域４０４の異なる見かけの着色を可能とする。
【００３３】
第１の観察方向４１９から表面領域４０４を視認する第１の観察者４１８の視点から、第１の材料領域４０６からの大きな光の割合は、第２の材料領域４０８の少なくとも一部が第１の材料領域４０６によって視点から遮蔽されることから、第２の材料領域４０８よりも視認可能である。換言すれば、表面４０５に面する第２の材料領域４０８の上面領域のみが第１の観察者４１８に視認可能であるが、表面４０５に面する第１の材料領域４０６の上部及び透明材料領域４１２を通って視認可能な側部は双方とも視認可能である。それゆえに、第１の観察者４１８の視点から、表面領域４０４の見かけの着色は、一般にイエローである。第２の視野方向４２１から表面領域４０４を視認する第２の観察者４２０の視点から、第２の材料領域４０８からの大きな光の割合は、第１の材料領域４０６よりも視認可能である。しかしながら、第２の観察者４２０の視点から、表面領域４０４の見かけの着色は、一般にシアンである。さらに、観察者の視野角がいずれかの視野方向から９０度に近付くのにともない、表面領域４０４の見かけの着色は、第１の材料領域４０６及び第２の材料領域４０８からの光の一般に等しく視認可能な割合に起因して緑色に向かってシフトし、そのため、シアン及びイエロー光は一体に混合する。第１の材料領域４０６及び第２の材料領域４０８が少なくとも部分的に透明である場合には、着色材料領域の一方からの着色光は、互いを介してにじむことがある。さらに、透明材料領域４１２が十分に透明でない場合には、第１及び第２の材料領域４０６及び４０８からの着色光は、少なくとも部分的に散乱することがあり、望ましくない視野角から視認可能であることがある。
【００３４】
図４Ｂは、図４Ａに示される物体４００と同様の３次元物体４２８の他の例示的な実施形態を示しているが、緩衝材４３０及び散乱ガード４３２をさらに含む。緩衝材４３０は、各配置４１４において第１の材料領域４０６と第２の材料領域４０８との間に配置されており、１つの着色材料領域から他への光の裏抜けを抑制するように構成されている。この実施形態において、緩衝材４３０は白色であるが、他の色の緩衝材もまた考えられる。さらに、この実施形態において、緩衝材４３０は、第１及び第２の材料領域４０６及び４０８と比較して狭い。狭い緩衝材４３０は、物体４２８の表面領域４０４の着色において緩衝材４３０の色の影響を制限することができる。
【００３５】
散乱ガード４３２は、第１及び第２の材料領域４０６及び４０８の配置４１４間の透明材料領域４１２内に配置されており、透明材料領域４１２内で生じる散乱量を制限するように構成されている。この実施形態において、散乱ガード４３２は、ベース４１０と同色であるように白色である。ベース４１０と同色を有する散乱ガード４３２を有することにより、物体４２８の表面領域４０４の着色に対する散乱ガード４３２の色の影響を制限することができる。他の色及び着色の散乱ガードも考えられる。この実施形態において、散乱ガード４３２は、第１及び第２の材料領域４０６及び４０８よりも低い高さを有する。物体における着色領域よりも低い高さを有する散乱ガード４３２を有することにより、散乱ガードが斜めの角度で表面領域４０４を視認する観察者の視点からの着色領域の側の視認性を十分に遮蔽することなく透明材料４１２において生じる散乱を制限することを可能とする。
【００３６】
図５は、図４Ａ及び図４Ｂにおける配置４１４と同様の配置５１４を含む３次元物体５００の他の例示的な実施形態を示している。各配置５１４はまた、表面領域５０１に平行な方向に重なり合う第１の材料領域４０６及び第２の材料領域４０８を含む。しかしながら、各配置５１４は、さらに、白色である第３の材料領域５０２を含む。第３の材料領域５０２の第１の部分５０４は、第１の材料領域４０６と第２の材料領域４０８との間に配置され、裏抜けを抑制するための緩衝材として機能する。第３の材料領域５０２の第２の部分５０６は、表面領域５０１の表面５０３に向かって対向する第１の材料領域４０６及び第２の材料領域４０８の側に配置されている。第３の材料領域５０２の第２の部分５０６は、透明材料領域４１２とともに表面領域５０１を画定する。
【００３７】
この構成において、白色の第３の材料領域５０２は、視点から透明材料領域４１２に向かって対向する第１の材料領域４０６及び第２の材料領域４０８の一部を遮蔽しない。それゆえに、第１の観察者４１８にとって、主に第３の材料領域５０２からの白色及び第１の材料領域４０６からのイエローが視認可能であり、第２の観察者４２０にとって、主に第３の材料領域５０２からの白色及び第２の材料領域４０８からのシアンが視認可能である。さらにまた、第３の材料領域５０２の第２の部分５０６に起因して、視野角が第３の観察者５０８の９０度の視点に向かって移動することにともない、表面領域５０１の見かけの着色は、白色に向かって移動する。他の実施形態（図示しない）において、第３の材料領域５０２は、異なる色又は色の組み合わせを有することができる。他の実施形態（図示しない）において、物体５００は、さらに、図４Ｂに示される散乱ガード４３２と同様の透明材料領域４１２内に配置された散乱ガードを含む。読者はまた、図４Ａ、図４Ｂ及び図５が３次元物体４００及び５００の２次元断面を示しているが、材料領域の配置は、３次元に拡張することができることを理解すべきである。
【００３８】
図６は、左視野方向及び右視野方向からのみならず正面視野方向及び背面視野方向又はそれ以上からの異なる見かけの色を有する材料領域のいくつかの例示的な配置の平面図を示している。図６に示されるように、異なる着色の材料領域は、異なる着色挙動を達成するように規則的及び不規則な形状の双方で且つ異なる数の着色材料領域を有して配置されることができる。図６の例は、その面に異なる色を有するピラミッド６０４、異なる色を有するセクタに分割された右円柱６０８、及び異なる色のセグメントからなる不規則な３次元形状６１２を含む。図６に示される配置に起因して表面領域の見かけの着色は、多数の異なる視野方向のために異なっていることから、そのような配置は、表面領域が物体の回転にともなって変化する着色を有することを可能とする。物体が回転すると、配置の異なる側は、異なる割合で観察者に露出され、それゆえに、観察者に対する物体の見かけの着色が変化する。
【００３９】
上記実施形態において、様々な観察者は、例えば、視野方向又は視野角にかかわらず均一である一般に拡散光のもとで３次元物体の表面領域を視認するように記載されている。しかしながら、３次元物体の表面領域の変化する見かけの着色と同様の効果は、静止した観察者及び変化する照明の集束源によって、すなわち、異なる角度で表面領域を照らす照明によって達成されることができる。換言すれば、上述した観察者が集束照明源によって置き換えられた場合、３次元物体から反射した又は透過した光の少なくともかなりの部分は、照明源からの光によって照明される材料領域の割合に対応する。この照明は、観察者の位置又は向きにかかわらず３次元物体の表面領域の見かけの着色をもたらす。
【００４０】
他の例において、同様の着色変化の効果は、非集束照明を使用して達成されることができる。例えば、太陽は、一般に、日を通して変化する向きで拡散光を供給する。本開示にかかる３次元印刷物体は、太陽の向きに基づいて変化する着色を呈するように構成されることができる。換言すれば、物体を視認する観察者の固定された視点を考えると、観察者、物体及び照明源の間の相対運動は、本開示にかかる着色変化を生じさせるために使用されることができる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、本開示にかかる３次元物体は、内部照明を含むことができる。そのような照明は、例えば、物体内に配置された光源に起因する、リン光に起因する、又はバックライトなどの物体に透過する光に起因することができる。集束された内部照明を介して表面領域の見かけの着色の変化は、外部の集束照明と同様に動作させることができる。例において、内部照明は、一般に第１の視野方向に配向された３次元物体内に生成される。３次元物体から放射される光のかなりの部分は、第１の視野方向に放射され、第１の視野方向と反対の第２の視野方向に沿って視認可能な材料領域の部分から放射される。結果として、表面領域の見かけの着色は、内部照明の方向を変化させることによって変更することができる。
【００４２】
物体の照明が少なくとも一般に外部である実施形態において、複数の異なる色の材料領域の色は、有利には、シアン、マゼンタ、イエロー、黒色、白色を含み、反射及び少なくとも部分的に透明する。逆に、物体の照明が少なくとも一般に内部である実施形態において、複数の異なる色の材料領域の色は、有利には、赤色、緑色、青色、黒色、白色を含み、反射及び少なくとも部分的に透明する。換言すれば、材料の色の選択は、照明の様々な形態のための加法及び減法着色の原理にしたがう。
【００４３】
図７Ａは、本開示にかかる３次元物体７００のさらに他の実施形態を示している。物体７００は、第１の材料領域７０６と、第２の材料領域７０８と、第３の材料領域７１０と、第５の材料領域７１４と、第６の材料領域７１６とをそれぞれ有する配置７１８を含む。物体７００は、さらに、第１の材料領域７０６及び第２の材料領域７０８を支持するベース７１８と、第３の材料領域７１０、第５の材料領域７１４及び第６の材料領域７１６を支持する第４の材料領域７１２とを含む。第４の材料領域７１２は、さらに、材料領域７０６、７０８、７１０、７１４及び７１６をカプセル化し、表面７０５を有する物体７００の表面領域７０４を画定する。材料領域７０６〜７１６は、複数の材料領域７０２としてまとめて称される。配置７１８は、上記他の実施形態に記載された様々な配置の原理を組み合わせる。他の組み合わせも考えられる。そのような組み合わせは、視野及び照明角の双方並びに視野方向にわたって変化する着色を有する表面領域を有する３次元物体の形成を可能とする。
【００４４】
図７Ａの実施形態において、第１の材料領域７０６はイエローであり、第２の材料領域７０８はシアンであり、第３の材料領域７１０はマゼンタであり、第４の材料領域７１２は少なくとも部分的に透明であり、第５の材料領域７１４は白色であり、第６の材料領域７１６は黒色であり、ベース７１８は白色である。他の実施形態において、他の色及び色の組み合わせも考えられる。配置７１８において、第１の材料領域７０６及び第２の材料領域７０８は、ベース７１８上に配置され、第２の材料領域７０８は、一般に表面７０５に平行な方向において第１の材料領域７０６と重なり合っている。第３の材料領域７１０は、表面７０５に向かう方向において第１の材料領域７０６及び第２の材料領域７０８から離間している。第４の材料領域７１２の少なくとも一部は、第３の材料領域７１０と第１及び第２の材料領域７０６及び７０８との間に配置されている。第５の材料領域７１４は、表面７０５から離れ且つ第１及び第２の材料領域７０６及び７０８に向かって対向する第３の材料領域７１０の一方側に配置されている。第６の材料領域７１６は、第３の材料領域７１０から離れ且つ第１及び第２の材料領域７０６及び７０８に向かって対向する第５の材料領域７１４の一方側に配置されている。ベース７１８は、さらに、例えば、物体７００の表面領域７０４と表面領域７２０との間の裏抜けを抑制するための緩衝材として機能するように構成されている。第５の材料領域７１４はまた、第３の材料領域７１０と第１及び第２の材料領域７０６及び７０８との間の裏抜けを抑制するための緩衝材として構成されている。第６の材料領域７１６は、散乱ガードとして構成されている。
【００４５】
約９０度の角度で表面領域を視認する第１の観察者７２２の視点から、視認可能な材料領域の部分のみが第３の材料領域７１０のマゼンタ及びベース７１８からの白色である。それゆえに、表面領域７０４は、ライトマゼンタである見かけの着色を有する。斜めの角度で及び右に向いた視野方向で表面領域を視認する第２の観察者７２４の視点から、第３の材料領域７１０からのマゼンタ、第２材料領域７０８からのシアン、及びベース７１８からの白色が視認可能であり、表面領域は、一般に水色である見かけの着色を有する。角度がより斜めになるのにともない、第２の材料領域７０８からシアンのいくつかが視認可能となり、表面領域７０４は青く見える。さらにまた、非常に斜めの角度で、第１の材料領域７０６の一部からのイエローが視認可能となることができ、それゆえに、表面領域７０４は、暗い青に見える。斜めの角度で及び左に向いた視野方向で表面領域を視認する第３の観察者７２６の視点から、第３の材料領域７１０からのマゼンタ、第１の材料領域７０６からのイエロー、及びベース７１８からの白色が視認可能であり、そのため、表面領域は、一般に薄い赤である見かけの着色を有する。角度がより斜めになるのにともない、第１の材料領域７０６からのイエローのいくつかが視認可能となり、表面領域７０４は赤く見える。さらにまた、非常に斜めの角度で、第２の材料領域７０８の一部からのシアンが視認可能となることができ、表面領域７０４は、暗い赤であるように見える。
【００４６】
図７Ｂは、代替の散乱ガード７３２によって置き換えられた散乱ガード７１６を除き、図７における物体７００と同様の３次元物体７３０のさらなる例示的な実施形態を示している。図７Ａにおける散乱ガード７１６のような代替の散乱ガード７３２は、第３の材料領域７１０から離れ且つ第１及び第２の材料領域７０６及び７０８に向かう第５の材料領域７１４の一方側に配置されている。代替の散乱ガード７３２は、さらに、第１及び第２の材料領域７０６及び７０８に向かって延在し、具体的にはそれらと接触している。この実施形態において、代替の散乱ガード７３２は、一般にＴ字形状によって画定されるが、他の形状もまた他の実施形態において考えられる。代替の散乱ガード７３２は、表面領域７０４を視認する観察者が第１及び第２の材料領域７０６及び７０８の双方の視認性を有しないように、第１及び第２の材料領域７０６及び７０８を視覚的に分離するように構成されている。第１及び第２の材料領域７０６及び７０８の一方のみが一度に観察者に視認可能であるのを確実にすることは、異なる材料領域の異なる色の混合を低減することができる。この実施形態において、代替の散乱ガード４３２は灰色であるが、他の着色及び着色の組み合わせも考えられる。代替の散乱ガードについて灰色の材料を使用することにより、代替の散乱ガード４３２が視認可能である視点からの表面領域７０４の着色の暗化効果を制限することができる。
【００４７】
図８は、本開示にかかる３次元物体８００の他の例示的な実施形態を示している。物体８００は、図７Ａに示される物体７００と同様であるが、配置８１８における第３の材料領域７１０並びに第１及び第２の材料領域７０６及び７０８の位置が図７における配置７１８におけるそれらの位置に対して交換されている。その結果、第１の観察者８０２は、シアン及びイエローの混合、すなわち緑色として表面領域８０４を視認する。右を向いた方向を視認する第２の観察者８０６は、シアン及びマゼンタの混合、すなわち青色として表面領域を視認する。左を向いた方向を視認する第３の観察者８０８は、イエロー及びマゼンタの混合、すなわち赤色として表面領域を視認する。
【００４８】
さらなる実施形態（図示しない）において、物体８００は、さらに、図４Ｂにおける緩衝領域４３０と同様の第１及び第２の材料領域７０６及び７０８の間の緩衝領域を含むことができ、さらに、図４Ｂにおける散乱ガード４３２と同様の配置８１８の間に散乱ガードを含むことができる。さらなる実施形態において、上記の様々な実施形態において記載された異なる配置及び構成は、３次元印刷物体の異なる着色挙動を形成するために、組み合わされ、変更され、再配向される。異なる色の材料領域の前述の配置に基づいて、表面領域は、様々な視野角、視野方向及び照明角についての異なる着色を有するように見えるものを形成することができる。
【００４９】
図１〜図８に示されている物体は、一般に規則的な形状を有するように見えるものの、不規則な３次元物体も考えられる。図９Ａは、上述した実施形態の様々な特徴を組み込んだ本開示にかかる不規則な３次元物体９００の例示的な実施形態の断面図を示している。読者は、物体９００が同様に３次元に不規則に延在してもよいことを理解すべきである。このように、複雑な着色挙動を有する表面領域を形成することができる。
【００５０】
図９Ｂは、物体９１０が視認される視点に基づいて異なる画像９０２及び９０４の間において変化する着色を有する、本開示にかかる３次元印刷物体９１０の例示的な実施形態を形成するために異なる画像９０２及び９０４が使用される方法を示す概略図である。図９Ｃは、物体９１０の詳細な領域９０６の側断面図を示している。読者は、図９Ｂ及び図９Ｃにおける物体９１０の描写は象徴であり、本開示にかかる３次元印刷物体の表面着色の正確な表現ではないことを理解すべきである。縮尺どおりではなのに加えて、図９Ｂ及び図９Ｃは、２次元画像であり、したがって、本開示にかかる印刷物体の３次元視認挙動を象徴する２次元図である。
【００５１】
図９Ｃに示されるように、物体９１０は、材料領域９１４の第１のサブセット及び材料領域９１６の第２のサブセットを含む複数の異なる色の材料領域９１２から形成される。材料領域９１４の第１のサブセットは、第１の画像９０２に対応する。換言すれば、材料領域９１４の第１のサブセットが単独で視認された場合、材料領域は、第１の画像９０２を形成する着色を有するであろう。同様に、材料領域９１６の第２のサブセットは、第２の画像９０４に対応し、単独で視認した場合には、第２の画像９０４を形成する着色を有するであろう。
【００５２】
複数の材料領域９１２は、物体９１０が例えば一般に垂直角度などの第１の角度から視認された場合に、材料領域９１４の第１のサブセット及びそれゆえに第１の画像９０２が主に視認可能であるように配置される。複数の材料領域９１２は、さらに、物体９１０が例えば一般に斜めの角度などの第２の角度から視認された場合に、材料領域９１６の第２のサブセット及びしたがって第２の画像９０４が主に視認可能であるように配置される。この実施形態において、複数の材料領域９１２の配置は、白色であるベース層９１８と、ベース層９１８上に配置された材料９１４及び９１６の第１及び第２のサブセットのインターレース配置９２０と、配置９２０の上部に配置された透明材料領域９２２と、透明材料領域９２２によって配置９２０から離隔された不透明領域９２４とを含む。この実施形態において、不透明材料領域９２４は黒色であるが、他の実施形態においては他の着色及び着色の組み合わせも考えられる。黒色材料領域９２４は、垂直方向において材料領域９１６の第２のサブセットと少なくとも部分的に重なり合うように配置されている。その結果、一般に垂直方向から物体９１０を視認する観察者にとって、黒色材料領域９２４は、視点から材料領域９１６の第２のサブセットを少なくとも部分的に遮蔽するとともに、第１の画像９０２が主に視認可能であるように材料領域９１４の第１のサブセットの少なくとも一部の視認性を可能とする。逆に、斜め方向から物体９１０を視認する観察者にとって、黒色材料領域９２２は、材料領域９１４の第１のサブセットの少なくとも一部を遮蔽し、第２の画像９０４が主に視認可能であるように材料領域９１６の第２のサブセットの少なくとも一部の視認性を可能とする。
【００５３】
画像９０２及び９０４は、例えばそれぞれ笑顔及びハートなどの異なる画像であるとして示されているが、他の実施形態においては、第２の画像９０４は、第１の画像９０２の変更とすることができる。例えば、第１の画像９０２は、笑顔とすることができ、第２の画像９０４は、渋面とすることができる。他の例において、第２の画像９０４は、異なる色、明るさ、強度を有するか又は追加の錯視を有する異なる位置又は視点における第１の画像９０２からの物体を示すことができる。本願明細書において使用される「錯視」は、人間の観察者によって知覚されるとき、視覚画像において物理的に一貫性がないか又は実際には存在しない特徴を含むように見える視覚的なイメージを意味する。
【００５４】
さらに、物体９１０の着色挙動は、上述した複数の材料領域９１２の配置を使用して形成されたが、本開示に記載された技術を組み込んだ他の配置が他の実施形態における同様の着色挙動を形成するために使用されることができる。さらにまた、物体９１０は、２つの異なる画像９０２及び９０４を組み込んでいるが、本開示にかかる３次元印刷物体は、任意数の視野角、視野方向及び照明方向から視認可能な任意数の画像を組み込むことができる。
【００５５】
３次元物体の表面領域上の異なる着色を可能とする異なる色の材料領域の配置は、複雑であってもよい。この複雑性は、３次元物体の表面領域が不規則な形状を有する場合及び着色がハイレベルな詳細又は色変化を有する場合に悪化することがある。したがって、所望の虹色の着色挙動を有する表面領域を形成する複数の異なる色の材料領域を有するように３次元物体を変更するための技術が有益であろう。本願明細書において使用される場合、「変更」とは、具体的には３次元物体内の異なる材料領域の配置に関して異なる構造又は挙動を呈するように少なくとも部分的に変化又は交換することを意味する。
【００５６】
図１０Ｂは、３次元物体が、異なる方向、異なる視野角から及び異なる角度で表面領域を照らす照明によって表面領域を視認する観察者に視認可能な異なる色配置を有する表面領域を有するように３次元物体を印刷するための３次元データを変更することによって虹色３次元物体を生成するために、図１０Ａに示された方法１０００を実行するように構成されたシステム１０５０の例示的な実施形態を示している。図１０Ｂに示されるように、システム１０５０は、システムバス１０６０によって相互接続されたメモリ１０５２と、入力装置１０５４と、プロセッサ１０５６と、出力装置１０５８とを含む。
【００５７】
３次元プリンタを動作させるための３次元データは、メモリ１０５２に記憶されている。例えば、３次元データは、印刷されることになる物体の３次元幾何学的形状を記述するデータ、印刷層データ、物体材料データ又は３次元プリンタが３次元物体を印刷することを可能とする他のデータを含むことができる。
【００５８】
入力装置１０５４は、３次元物体の表面領域についての少なくとも２つの異なる色配置に対応するデータと、異なる色配置のそれぞれに割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つに対応するデータとを受信するように構成されている。他の実施形態において、入力装置１０５４は、さらに、３次元データを受信してメモリ１０５２に記憶するように構成されている。入力装置はまた、例えば、異なる色配置の着色と得られた変更された３次元物体との間の類似性を測定するための所定の閾値に関するユーザ命令などの情報を受信するように構成されることができる。
【００５９】
プロセッサ１０５６は、３次元物体が、異なる視野方向、異なる視野角から及び異なる角度で表面領域を照らす照明によって表面領域を視認する観察者に視認可能な異なる色配置によって形成されるのを可能とするように、プロセッサ１０５６が３次元データを変更することを可能とするメモリ１０５２に記憶されたプログラミングされた命令によって構成されている。それゆえに、プロセッサ１０５６は、図１０Ａに示された以下の動作を実行するように構成されており、出力装置１０５８は、３次元物体プリンタに対して変更された３次元データを出力するように構成されている。
【００６０】
３次元物体の表面領域についての色変更マップが生成される（ブロック１００４）。本願明細書において使用される場合、「生成」は、入力された情報を使用したアルゴリズム、所定の命令又は数学的プロセスを介して生成することを意味する。色変更マップは、様々な視点方向、視野角及び照明角から表面領域の着色を記述し、３次元物体の表面領域の幾何学的形状に対応する３次元データの一部を参照して決定され、データは、表面領域についての少なくとも２つの異なる色配置に対応する入力装置によって受信され、データは、異なる色配置のそれぞれに割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つに対応する入力装置によって受信される。表面領域の幾何学的形状は、物体の表面領域の３次元形状を記述する。例えば、幾何学的形状は、立方体、球又は任意の他の規則的若しくは不規則な３次元形状の表面領域を画定することができる。色配置は、生成されたマップについて割り当てられた視野角、視野方向又は照明角から視認可能な表面領域についての特定の着色を指す。例えば、物体についての色配置は、左からの緑色の背景を有する青色のテキストと、右からの赤色の背景を有する黄色のテキストとを含むことができる。色配置についての他の例は、異なる視点における異なる成分画像又は任意の他の許容可能な種類の着色を有する画像、錯視、立体画像、アニメーションを含む。各色配置には、特定の視野方向、視野角及び照明角が割り当てられている。それとともに、幾何学的形状、色配置、並びに視野角、視野方向及び照明角は、物体の表面領域についての所望の着色挙動を記述する。
【００６１】
プロセス１０００は、マップを参照して物体のモデルの生成を継続する（ブロック１００８）。本願明細書において使用される場合、「モデル」は、要素の特性を調べるために使用されることができる３次元要素の模倣又は概略表現を意味する。モデルは、モデルのモデル表面領域をともに画定するように「複数の異なる材料領域に対応するデータを含む。複数の異なる材料領域は、異なる材料領域からの異なる光の割合が、異なる視野角、異なる視野方向から及び異なる角度でモデル表面領域を照らす照明によってモデル表面領域を視認する観察者に視認可能であるように、異なる方向から視認される異なる量だけ重なり合う。モデル表面領域は、３次元物体の表面領域にほぼ対応する。換言すれば、モデル内の複数の材料領域の内部幾何学的形状は、３次元物体の幾何学的形状とは異なるが、モデルの形状を画定するモデルの他の幾何学的形状は、一般に、３次元物体の形状に対応する。モデル内の複数の材料領域は、ランダムに配置されることができるか、又は、色配置の少なくとも１つを参照して配置されることができる。
【００６２】
そして、観察者からのモデルの表面領域の視点は、様々な色配置に割り当てられた視野角、視野方向及び照明角のそれぞれについてシミュレートされる（ブロック１０１２）。本願明細書において使用される場合、「シミュレート」は、システムの挙動又は特性を予測するために、システムの、具体的にはモデルの表面領域の表現を制定することを意味する。
【００６３】
シミュレーションに基づいて、割り当てられた視点方向、視野角及び照明角のそれぞれにおいて観察者に視認可能な複数の材料領域のそれぞれからの光の割合が識別される（ブロック１０１６）。本願明細書において使用される場合、「識別」は、特徴又は特性を参照して数値結果を提供するアルゴリズム、所定の命令又は数学的プロセスを介して特定の特性又は特徴を有するものとして確認することを意味する。表面領域の一部において視認可能な異なる色の材料領域からの異なる光の割合が、表面領域の部分の見かけの着色を画定することから、材料領域からの可視光のシミュレートされた割合は、次に、モデルの表面領域についての色変更マップを形成するために使用されることができる（ブロック１０２０）。
【００６４】
モデルの表面領域の色変更マップは、モデルの生成された色マップと３次元物体の生成された色マップとの間の色相及び色位置のうちの少なくとも１つの類似性を測定するために、所望の３次元物体の表面領域の色変更マップと比較される（ブロック１０２４）。それらが一致する場合、すなわち、測定された類似性が割り当てられた視野方向、視野角及び照明角のうちの少なくとも１つにおいて所定の閾値よりも大きい場合、モデルは、所望の着色挙動を可能とする材料領域の配置を達成している（ブロック１０２８）。測定された類似性の閾値は、例えば、割り当てられた視野角、視野方向及び照明角のそれぞれにおいて視認される場合、表面領域の所望の着色に対応する着色を有するモデル表面領域の所定の割合を記述することができる。閾値はまた、モデル表面領域上で視認可能な単一色又は複数色と所望の物体の表面領域との間の所定の色相の類似性を記述することができる。モデル表面領域の色変更マップが所望の３次元物体の表面領域の色変更マップに一致しない場合、すなわち、類似性の所定の閾値の外側である場合、モデルにおける材料領域の配置及び視点のシミュレーション（ブロック１００８〜１０２０）は、表面領域のマップ及びモデルのマップが十分に一致するまで反復される（ブロック１０２４）。例において、物体は、表面領域に対して垂直な視点から青色且つ表面領域の左側の観点から緑色を見えるように望まれる。初期モデルは、左から及びシミュレートされた視点において垂直な視点からの双方において青色が見えるように形成される。そして、モデルにおける材料領域の配置は、所望の見かけが類似性の所定の閾値内で達成されるまで調整されることができる。
【００６５】
読者は、異なる材料は、異なる視野角、視野方向及び照明角において材料の着色挙動を制限する異なる光学的特性を有することを理解すべきである。例えば、透明性、散乱、吸収又は他の材料の特性の量は、特定の視野角、視野方向及び照明角において材料についての着色の範囲を制限することができる。さらに、そのような特性は、異なる材料が互いに近接して配置されたときにどのように相互作用するかに影響を与えることができる。この相互作用は、所望の３次元物体の色変更マップと類似性の閾値内にあるモデルの表面領域の色変更マップを達成する際の困難性を悪化させることがある。１つの実施形態において、色の所定の選択に制限されるように所望の３次元物体の色マップが調整される。他の実施形態において、類似性の閾値は、所望の色マップが印刷のために利用可能な材料によって可能とされる着色の範囲外であるという判定に応答して増加される。さらなる実施形態において、所望の物体の色マップは、着色の結果として得られる色が一致しない場合であっても、異なる視点にわたる着色の変化を優先するように調整される。例えば、所望の物体は、２つの異なる視点にわたってピンクから緑色に変化する着色を含む。利用可能な材料を考えると、オレンジから緑色への変化は、２つの割り当てられた視点にわたって可能でないことがある。所望の物体の色変更モデルは、変化の正確な色が異なっていても所望の大きさの着色変化が生じるように、オレンジから緑色への代わりに赤色から緑色への色変化であるように変化する。さらに他の実施形態において、所望の物体の色変更マップは、特定の視野角又は視野方向にわたる変化などの特定の着色挙動を優先するように調整される。実施形態において、所望の物体の色変更マップの着色挙動における色は、利用可能な材料によって可能とされる色の範囲内の最も近い色になるように調整される。
【００６６】
モデルの色変更マップの反復の例において、初期モデルは、図１における配置１１６と同様の配置を含むことができる。反復において、配置１１６は、図４における配置４１４などの異なる配置によって置き換えられることができる。反復内の調整はまた、材料領域の色の調整、材料領域の大きさの調整、隣接する材料領域間の間隔の調整、ベース領域、緩衝領域若しくは散乱ガード領域の形状の調整、又は、任意の他の許容可能な調整を含むことができる。そして、モデルの視点は、所望の着色挙動が達成されたかどうかを判定するために再シミュレートされることができる。モデルが所望の着色挙動を可能とする材料領域の配置を正確に記述すると、モデルは、３次元物体を印刷するための３次元データを変更するために使用される（ブロック１０２６）。そして、変更された３次元データは、割り当てられた視野角、視野方向及び照明角において異なる色配置によって画定された着色挙動を有する表面領域を有するように（ブロック１０３０）物体を印刷するために変更されたデータを使用する３次元物体プリンタに送信される（ブロック１０２８）。
【００６７】
１つの実施形態において、システム１０５０は、３次元物体プリンタのコントローラと一体化されている。他の実施形態において、システム１０５０は、３次元物体プリンタから分離しており、且つ、例えば、ネットワーク又は信号線を介して、ディスクドライブを介して伝送される信号などの電気信号をプリンタと通信するように、又は、ユーザに通信される命令を介して他の携帯型コンピュータ読み取り可能メモリなどと通信するように構成されることができる。さらに、図１０Ａは、単一のプロセッサ１０５６を示しているが、読者は、システム１０５０が複数のプロセッサ並びにそれぞれが本願明細書に記載された１つ以上のタスク又は機能を形成するように構成されている関連する回路及び要素によって実装されることができることを理解すべきである。
【００６８】
図１１は、本開示にかかる３次元物体１１０２を印刷するための３次元物体プリンタ１１００の例示的な実施形態を示している。プリンタ１１００は、第１の複数のイジェクタ１１０４と、第２の複数のイジェクタ１１０６と、コントローラ１１０８とを含む。第１の複数のイジェクタ１１０４は、第１の色を有する材料の液滴を吐出するように動作可能であり、第２の複数のイジェクタは、第１の色とは異なる第２の色を有する材料の液滴を吐出するように動作可能である。コントローラ１１０８は、（ｉ）第１の複数のイジェクタ１１０４及び第２の複数のイジェクタ１１０６、並びに（ｉｉ）物体１１０２を互いに移動させるように構成されている。コントローラ１１０８はまた、物体１１０２を形成するために、材料を吐出して第１の材料領域１１１０及び第２の材料領域１１１２をそれぞれ形成するように第１の複数のイジェクタ１１０４及び第２の複数のイジェクタ１１０６を動作させるように構成されている。プリンタ１１００の他の要素及び態様は、明確性のために詳細には含まれていない。物体１１０２及びプリンタ１１００は、縮尺どおりには描かれておらず、支持構造、アクチュエータ及び当業者に知られている３次元物体プリンタの他の要素などの追加要素は、図１１には示されていない。
【００６９】
１つの実施形態において、コントローラ１１０８は、３次元物体を形成するために一体に徐々に造形する層を形成するために材料の液滴を吐出するように第１の複数のイジェクタ１１０４及び第２の複数のイジェクタ１１０６を動作させる。換言すれば、第１の複数のイジェクタ１１０４及び第２の複数のイジェクタ１１０６のそれぞれは、次層を形成することを開始する前に現在の層において任意の第１の材料領域１１１０及び１１１２を形成する。このように、材料の連続層は、層によって３次元物体層を形成するように吐出される。
【００７０】
他の実施形態において、コントローラ１１０８は、第１の材料領域１１１０を完全に形成するように第１の複数のイジェクタ１１０４を動作させた後、第２の複数のイジェクタ１１０６は、第２の材料領域１１１２を形成するように動作される。換言すれば、物体１１０２は、層毎よりもむしろ領域毎に形成され、個々の各領域は層毎に形成される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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