特許 6054267 ３次元造形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6054267

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】３次元造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 67/00 20060101AFI20161219BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20161219BHJP

【ＦＩ】

   B29C67/00

   B33Y30/00

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-166842(P2013-166842)

(22)【出願日】2013年8月9日

(65)【公開番号】特開2015-33827(P2015-33827A)

(43)【公開日】2015年2月19日

【審査請求日】2016年1月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116057

【氏名又は名称】ローランドディー．ジー．株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121500

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 高志

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 貴之

(72)【発明者】

【氏名】高橋 文博

【審査官】 大塚 徹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１０１４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３１８５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２８７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２１９４００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６７／００

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ２２Ｆ ３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも第１の波長帯域の光と、前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の光とを同時に照射可能な光源と、
前記光源から照射された光を、前記第１の波長帯域の光を含みかつ前記第２の波長帯域の光を含まない第１の投射光と、前記第２の波長帯域の光を含みかつ前記第１の波長帯域の光を含まない第２の投射光とに分ける光学素子と、
前記光学素子により分けられた前記第１の投射光を受けて３次元造形を行う造形部と、
前記光学素子により分けられた前記第２の投射光を利用して対象物の３次元計測を行う計測部と、
を備えた３次元造形装置。

【請求項2】

前記光源はプロジェクタにより構成されている、請求項１に記載の３次元造形装置。

【請求項3】

前記計測部は、空間コード化法により対象物の３次元計測を行うように構成されている、請求項２に記載の３次元造形装置。

【請求項4】

前記光学素子はダイクロイックミラーにより構成されている、請求項１〜３のいずれか一つに記載の３次元造形装置。

【請求項5】

前記光源および前記光学素子よりも上方に配置され、前記光学素子により分けられた前記第１の投射光を通過させる開口が形成された台を備え、
前記造形部は、
前記台の上に載置され、少なくとも一部が前記第１の投射光を透過させるように構成された底板を有し、前記第１の波長帯域の光を受けて硬化する光硬化性の液体の樹脂が溜められる槽と、
前記槽の上方に配置された昇降自在なホルダと、を備え、
前記計測部は、
前記台よりも下方に配置され、３次元計測の対象物が設置される設置台を備えている、請求項１〜４のいずれか一つに記載の３次元造形装置。

【請求項6】

前記台の下方に配置され、前記光源と前記光学素子と前記設置台とを支持する底板を備え、
前記光源は、横向きに光を照射するように構成され、
前記光学素子は、前記底板に対して傾斜するように設置され、横向きの前記第１の投射光を上向きに反射し、横向きの前記第２の投射光を横向きに透過させるように構成されたダイクロイックミラーからなっている、請求項５に記載の３次元造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３次元計測が可能な３次元造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、光硬化性樹脂に光を照射することにより３次元造形物を造形する３次元造形装置が知られている。また、光を照射することにより対象物の３次元計測が可能な３次元造形装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、３次元計測および３次元造形の処理用空間としてのチャンバーを備えた装置が開示されている。この装置では、チャンバー内で対象物を３次元計測し、その後、対象物をチャンバーから取り出し、そのチャンバー内で対象物と同形状の物を３次元造形する。特許文献２には、３次元計測用のチャンバーと３次元造形用のチャンバーとを別々に備えた装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１０１４４６号公報

【特許文献2】特開２０１２−２１３９７０号公報

【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、特許文献１の装置では、３次元計測と３次元造形とを同時に開始することができない。例えば、３次元計測中は３次元造形をすることができないため、３次元計測が終了するまで待機して、３次元造形を開始しなければならなかった。特許文献２の装置では、３次元計測用の光源と３次元造形用の光源とがそれぞれ必要であった。そのため、部品点数が多くなるとともに装置が大きくなるおそれがあった。

【0006】

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、３次元計測および３次元造形を迅速に行うことができ、かつ、部品点数が削減され、コンパクト化された３次元造形装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る３次元造形装置は、少なくとも第１の波長帯域の光と、前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の光とを同時に照射可能な光源と、前記光源から照射された光を、前記第１の波長帯域の光を含みかつ前記第２の波長帯域の光を含まない第１の投射光と、前記第２の波長帯域の光を含みかつ前記第１の波長帯域の光を含まない第２の投射光とに分ける光学素子と、前記光学素子により分けられた前記第１の投射光を受けて３次元造形を行う造形部と、前記光学素子により分けられた前記第２の投射光を利用して対象物の３次元計測を行う計測部と、を備えている。

【0008】

前記３次元造形装置によれば、光学素子によって分けられた第１の投射光は、造形部による３次元造形に利用される。また、光学素子によって分けられた第２の投射光は、計測部によって対象物の３次元計測に利用される。よって、１つの光源を利用して、３次元造形と３次元計測とを同時に行うことが可能である。したがって、３次元造形用の光源と３次元計測用の光源とがそれぞれ必要な従来の装置に比べて、部品点数を削減することができるとともに、装置をコンパクト化することができる。また、第１の投射光と第２の投射光とは互いに干渉しないので、３次元造形と３次元計測とを同時に行うことが可能である。よって、３次元造形の終了を待たずに３次元計測を開始することができ、かつ、３次元計測の終了を待たずに３次元造形を開始することができる。したがって、３次元造形および３次元計測を迅速に行うことができる。

【0009】

本発明の好ましい一態様によれば、前記光源はプロジェクタにより構成されている。

【0010】

上記態様によれば、プロジェクタという安価かつ制御容易な光源を利用することにより、異なる波長帯域の光を容易に照射することができる。よって、１つの光源を利用して３次元造形と３次元計測とを同時に行うことが安価かつ簡単に実現できる。

【0011】

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記計測部は、空間コード化法により対象物の３次元計測を行うように構成されている。

【0012】

上記態様によれば、空間コード化法を利用することにより、対象物の３次元計測を行うことができる。

【0013】

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記光学素子はダイクロイックミラーにより構成されている。

【0014】

上記態様によれば、ダイクロイックミラーを利用することにより、光源から照射された光を第１の投射光と第２の投射光とに容易に分けることができる。

【0015】

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記光源および前記光学素子よりも上方に配置され、前記光学素子により分けられた前記第１の投射光を通過させる開口が形成された台を備えている。前記造形部は、前記台の上に載置され、少なくとも一部が前記第１の投射光を透過させるように構成された底板を有し、前記第１の波長帯域の光を受けて硬化する光硬化性の液体の樹脂が溜められる槽と、前記槽の上方に配置された昇降自在なホルダと、を備えている。前記計測部は、前記台よりも下方に配置され、３次元計測の対象物が設置される設置台を備えている。

【0016】

上記態様によれば、光源、光学素子、および計測部は台の下方に配置され、造形部は台の上方に配置されている。そのため、３次元造形装置の平面視面積を小さく抑えることができる。３次元造形装置を設置するために必要な面積が小さくて足りるため、３次元造形装置をコンパクトに設置することができる。

【0017】

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記台の下方に配置され、前記光源と前記光学素子と前記設置台とを支持する底板を備えている。前記光源は、横向きに光を照射するように構成されている。前記光学素子は、前記底板に対して傾斜するように設置され、横向きの前記第１の投射光を上向きに反射し、横向きの前記第２の投射光を横向きに透過させるように構成されたダイクロイックミラーからなっている。

【0018】

上記態様によれば、よりコンパクトな３次元造形装置を得ることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、３次元計測および３次元造形を迅速に行うことができ、かつ、部品点数が削減され、コンパクト化された３次元造形装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】３次元造形装置の縦断面図である。

【図2】光源から照射される光の波長と光強度との関係を示した分光分布曲線図である。

【図3】光源から照射される光を第１の投射光と第２の投射光とに分けた状態を示した図である。

【図4】３次元造形装置の台の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態に係る３次元造形装置について説明する。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、重複する説明は省略または簡略化する。

【0022】

図１は、本実施形態に係る３次元造形装置１の断面図である。なお、以下の説明においては、図１の右、左をそれぞれ前、後とする。図１等において、符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれ前、後、左、右を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、３次元造形装置１の設置態様を何ら限定するものではない。３次元造形装置１は、３次元造形と３次元計測とが可能な装置である。図１に示すように、３次元造形装置１は、ケース１１と、光源１２と、ダイクロイックミラー１３と、造形部１４と、計測部１５とを備えている。

【0023】

ケース１１は、略直方体形状の容器である。ただし、ケース１１の形状は何ら限定されない。本実施形態では、ケース１１は、底板１１ａと前後左右の側板１１ｂとを備えている。底板１１ａは略四角形状である。前、後、左、右の側板１１ｂは、それぞれ底板１１ａの前端部、後端部、左端部、右端部から上方へ立ち上っている。

【0024】

光源１２は、第１の波長帯域の光と、第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の光とを照射可能なものである。本実施形態では、光源１２はプロジェクタである。図２は、光源１２から照射される光の波長と光強度との関係を示した分光分布曲線の一例である。図２において、横軸は波長であり、縦軸は光強度である。

【0025】

図２に示すように、光源１２から照射される光は、第１の中心波長Ａ’を有する第１の波長帯域Ａの光と、第２の中心波長Ｂ’を有する第２の波長帯域Ｂの光とを含んでいる。第１の波長帯域Ａと第２の波長帯域Ｂとは、互いに異なっていればよく、それらの中心波長および波長帯域の大小は特に限定されない。第１の中心波長Ａ’は第２の中心波長Ｂ’よりも短くてもよいし、第２の中心波長Ｂ’よりも長くてもよい。ここでは、第２の波長帯域Ｂは第１の波長帯域Ａよりも狭いが、第２の波長帯域Ｂが第１の波長帯域Ａよりも広くてもよい。また、ここでは第１の波長帯域Ａと第２の波長帯域Ｂとの間に、別の波長帯域Ｃが存在している。言い換えると、第１の波長帯域Ａと第２の波長帯域Ｂとは、連続していない離れた帯域である。しかし、第１の波長帯域Ａと第２の波長帯域Ｂとは、隣り合った帯域であってもよい。すなわち、第１の波長帯域Ａと第２の波長帯域Ｂとは連続していてもよい。

【0026】

本実施形態では、図１に示すように、光源１２はケース１１に収容されている。具体的には、ケース１１の底板１１ａの後部には、光源支持部材２１が設けられている。光源１２は光源支持部材２１に取り付けられている。光源１２は、底板１１ａの上方にて光源支持部材２１によって支持されている。ただし、光源支持部材２１の設置態様は何ら限定されない。光源支持部材２１は、上方から（例えば、台１１の下面から）吊り下げられていてもよい。光源１２は、横向きに光Ｒを照射するように構成されている。ここでは光源１２は、後方から前方へ向かって光Ｒを発する。ただし、光源１２の照射方向は水平方向に限られず、前方に限られない。ダイクロイックミラー１３等の位置が異なる他の実施形態では、光源１２は光Ｒを鉛直上向きに照射するように構成されていてもよい。

【0027】

ダイクロイックミラー１３は、光源１２から照射される光Ｒを第１の投射光Ｒ１と第２の投射光Ｒ２とに分ける光学素子の一例である。ただし、光源１２から照射される光Ｒを第１の投射光Ｒ１と第２の投射光Ｒ２とに分ける光学素子は、ダイクロイックミラー１３に限定されない。図２に示すように、第１の投射光Ｒ１は、第１の波長帯域Ａの光を含みかつ第２の波長帯域Ｂの光を含まない光である。第２の投射光Ｒ２は、第２の波長帯域Ｂの光を含みかつ第１の波長帯域Ａの光を含まない光である。ダイクロイックミラー１３は、第１の投射光Ｒ１を反射し、第２の投射光Ｒ２を透過するように構成されている。ただし、光源１２の配置等が異なる他の実施形態では、ダイクロイックミラー１３は、第１の投射光Ｒ１を透過し、第２の投射光Ｒ２を反射するように構成されていてもよい。

【0028】

図３は、ダイクロイックミラー１３によって分けられた光の一例を示す図であり、光源１２から照射された光Ｒを第１の投射光Ｒ１と第２の投射光Ｒ２とに分けた状態を示した図である。この例では、光源１２から照射される光Ｒには、第１の波長帯域Ａのリング状の光と、第２の波長帯域Ｂの複数のスリット光とが含まれる。上述の通り、ダイクロイックミラー１３は、第１の投射光Ｒ１を反射し、第２の投射光Ｒ２を透過するように構成されている。そのため、光源１２からの光Ｒがダイクロイックミラー１３に当てられると、第１の波長帯域Ａのリング状の光はダイクロイックミラー１３に反射され、第２の波長帯域Ｂのスリット光はダイクロイックミラー１３を透過する。その結果、第１の波長帯域Ａの光と第２の波長帯域Ｂの光とは分離される。

【0029】

図１に示すように、ダイクロイックミラー１３は、ケース１１内に収容されている。具体的には、ケース１１の底板１１ａの中央部分であって、光源１２の前方には、ミラー支持部材２２が設けられている。ダイクロイックミラー１３は、ミラー支持部材２２に取り付けられている。ダイクロイックミラー１３は、底板１１ａの上方にてミラー支持部材２２によって支持されている。ただし、ミラー支持部材２２の設置態様は何ら限定されない。ミラー支持部材２２は、上方から（例えば、台１１の下面から）吊り下げられていてもよい。ダイクロイックミラー１３は、底板１１ａに対して傾斜するように配置されている。ここでは、ダイクロイックミラー１３は、鏡面が後方斜め上に向かって傾斜するように配置されている。ダイクロイックミラー１３によって反射された第１の投射光Ｒ１は、上方に向かって照射される。ダイクロイックミラー１３を透過した第２の投射光Ｒ２は、前方に向かって照射される。なお、ダイクロイックミラー１３の角度は自由に制御することができる。ダイクロイックミラー１３の角度を制御することによって、反射する第１の投射光Ｒ１の向きを適宜変更することができる。

【0030】

造形部１４は、ダイクロイックミラー１３により分けられた第１の投射光Ｒ１を受けて３次元造形を行うものである。造形部１４は、台３１と、槽３２と、ホルダ３３とを備えている。

【0031】

図４は、３次元造形装置１の台３１の平面図である。台３１は、ケース１１の底板１１ａの上方に配置されている。すなわち、台３１は、光源１２およびダイクロイックミラー１３よりも上方に配置されている。ここでは、台３１は、ケース１１の前後左右の側板１１ｂの上端に載置されている。台３１は、ケース１１の底板１１ａと同様に、略四角形状である。台３１には、開口４１が形成されている。図１に示すように、開口４１は、ダイクロイックミラー１３により分けられた第１の投射光Ｒ１を通過させる。開口４１は、ダイクロイックミラー１３の上方に位置する。開口４１の形状は特に限定されない。本実施形態では、図４に示すように、開口４１は、略四角形状に形成されている。

【0032】

槽３２は、台３１の上に載置されている。本実施形態では、槽３２は、台３１の開口４１を覆うようにして台３１の上に載置されている。槽３２には、液体の光硬化性樹脂４２が溜められている。光硬化性樹脂４２とは、光を照射することによって硬化することが可能な樹脂のことである。

【0033】

槽３２は、光硬化性樹脂４２を硬化させる光を透過させることのできる材料、例えば透明な樹脂またはガラス等で形成されたものである。ここでは、槽３２は透明なアクリル樹脂で形成されている。ただし、槽３２は、少なくとも底板の一部が光を透過させるように構成されたものであってもよい。例えば、槽３２の底板は光を透過させることのできる透明な材料で構成され、側板は不透明な材料で構成されていてもよい。本実施形態では、光硬化性樹脂４２を硬化させる光として、第１の波長帯域Ａの光が照射される。槽３２は、少なくとも第１の波長帯域Ａの光を透過させるものであればよい。なお、槽３２の底板の表面には、光硬化性樹脂４２が固着してしまうことを抑制する層が設けられているとよい。例えば、槽３２の底板の表面には、シリコン層が設けられているとよい。

【0034】

ホルダ３３は、第１の投射光Ｒ１が照射されて硬化した光硬化性樹脂４２を引き上げる昇降自在な部材である。本実施形態では、台３１の後部には、上下方向に延びた支柱４３が設けられている。支柱４３には、スライダ４４が取り付けられている。スライダ４４は、支柱４３に沿って昇降自在であり、モータ（図示せず）によって上方または下方に駆動される。ここでは、ホルダ３３は、昇降自在なスライダ４４に取り付けられている。換言すると、ホルダ３３は、上記モータによって上方または下方に駆動される。ホルダ３３は、槽３２の上方に配置されている。ホルダ３３は、台３１の開口４１の上方に配置されている。

【0035】

計測部１５は、ダイクロイックミラー１３により分けられた第２の投射光Ｒ２を利用して、対象物Ｆの３次元計測を行うものである。計測部１５は、台３１よりも下方に配置されている。本実施形態では、計測部１５は、ケース１１に収容されている。計測部１５は、設置台５１と、背景板５２と、カメラ５３と、制御装置５５とを備えている。

【0036】

設置台５１は、ケース１１の底板１１ａの上方に支持されている。詳しくは、設置台５１は、底板１１ａの上方であって、ダイクロイックミラー１３よりも前方に配置されている。設置台５１には、３次元計測を行う対象物Ｆが設置されている。対象物Ｆには、ダイクロイックミラー１３により分けられた第２の投射光Ｒ２が照射される。本実施形態では、設置台５１は、回転可能なターンテーブルである。設置台５１をターンテーブルとすることで、計測中に対象物Ｆを回転させることができ、対象物Ｆの全体を第２の投射光Ｒ２を利用して計測することができる。

【0037】

背景板５２は、第２の投射光Ｒ２を利用して対象物Ｆを３次元計測する際、対象物Ｆの背景となるものである。背景板５２は必ずしも必要ではないが、背景板５２を設置することにより、３次元計測の精度を高めることができる。本実施形態では、背景板５２は、ケース１１内に収容されている。背景板５２は、底板１１ａの上方であって、設置台５１よりも前方に配置されている。背景板５２は、底板１１ａから上方へ立ち上っている。ただし、背景板５２の設置態様は何ら限定されない。背景板５２は、上方から吊り下げられていてもよい。背景板５２は、対象物Ｆを３次元計測し易い色が好ましい。ここでは、背景板５２は白色である。ただし、背景板５２の色は何ら限定されない。

【0038】

カメラ５３は、第２の投射光Ｒ２が照射された対象物Ｆを撮影するものである。本実施形態では、カメラ５３によって撮影された画像を利用して対象物Ｆの３次元計測を行う。カメラ５３の設置位置は、対象物Ｆが撮影できれば特に限定されない。例えば、カメラ５３は、ダイクロイックミラー１３と設置台５１との間に配置されていてもよい。

【0039】

制御装置５５は、カメラ５３で撮影された対象物Ｆの画像に基づいて、対象物Ｆの３次元計測を行う。また、制御装置５５は、３次元計測に際して、対象物Ｆが設置された設置台５１を動かすことで対象物Ｆの回転移動を制御する。本実施形態では、制御装置５５は、光源１２から発せられる光Ｒを制御する。制御装置５５の構成は特に限定されない。例えば、制御装置５５は、コンピュータであり、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）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。

【0040】

計測部１５が対象物Ｆの３次元計測を行う方法は特に限定されない。従来から公知の各種の計測方法を利用することができる。本実施形態では、計測部１５は、空間コード化法により対象物Ｆの３次元計測を行うように構成されている。空間コード化法は従来公知の方法であるので、その詳しい説明は省略する。例えば、特開２０１１−１３３３２７号公報に開示された空間コード化法を利用して、対象物Ｆの３次元計測を行うことができる。制御装置５５は、光源１２から照射される第２の波長帯域Ｂの光の照射タイミング、および、照射される光の形状などを適宜制御する。また、制御装置５５は、カメラ５３によって撮影される、第２の投射光Ｒ２が照射された対象物Ｆの画像に基づいて、空間コード化法によって対象物Ｆの３次元計測を行う。

【0041】

本実施形態の３次元造形装置１では、光源１２から照射された光Ｒがダイクロイックミラー１３により第１の投射光Ｒ１と第２の投射光Ｒ２とに分離されるので、３次元造形と３次元計測とを同時に行うことが可能である。すなわち、光源１２から照射された光Ｒのうち、第１の波長帯域Ａの光を含む第１の投射光Ｒ１は、ダイクロイックミラー１３に反射される。反射後の第１の投射光Ｒ１は、台３１の開口４１を通過する。開口４１を通過した第１の投射光Ｒ１は、槽３２の底板を透過し、槽３２内に溜められた光硬化性樹脂４２に照射される。本実施形態の光硬化性樹脂４２は第１の波長帯域Ａの光を受けると硬化するので、第１の投射光Ｒ１を受けた光硬化性樹脂４２は硬化する。ダイクロイックミラー１３の角度が適宜変更されることにより、光の照射位置が適宜変更され、光硬化性樹脂４２によって、所望の断面形状を有する固体の樹脂の層が形成される。

【0042】

上記層が形成されると、ホルダ３３を昇降自在に動かすモータ（図示せず）が駆動され、ホルダ３３は上方に移動する。このとき、ホルダ３３に保持された固体の樹脂層は引き上げられ、その樹脂層と槽３２との間に隙間が形成される。この隙間に液体の光硬化性樹脂４２が流れ込む。そして、第１の投射光Ｒ１が上記隙間内の光硬化性樹脂４２に照射され、所望の断面形状を有する次の固体樹脂層が形成される。以後、同様の動作が繰り返され、所望の３次元形状を有する物体が生成される。

【0043】

また、光源１２から照射された光Ｒのうち、第２の波長帯域Ｂの光を含む第２の投射光Ｒ２は、ダイクロイックミラー１３を透過する。ダイクロイックミラー１３を透過した第２の投射光Ｒ２は、対象物Ｆに照射される。そして、第２の投射光Ｒ２が照射された対象物Ｆは、カメラ５３により撮影される。制御装置５５は、カメラ５３によって撮影された画像を利用して、空間コード化法により対象物Ｆの３次元計測を行う。そして、計測後、制御装置５５は、光源１２から発せられる光Ｒを適宜制御するとともに、設置台５１を制御して対象物Ｆを適宜回転させる。以後、同様の動作が繰り返され、対象物Ｆの３次元計測が完了する。

【0044】

以上のように、本実施形態では、図３に示すように、ダイクロイックミラー１３によって、光源１２から照射された光Ｒを第１の投射光Ｒ１と第２の投射光Ｒ２とに分けている。そして、図１に示すように、造形部１４は、ダイクロイックミラー１３により分けられた第１の投射光Ｒ１を受けて３次元造形を行う。計測部１５は、ダイクロイックミラー１３により分けられた第２の投射光Ｒ２を利用して対象物Ｆの３次元計測を行う。

【0045】

本実施形態によれば、１つの光源１２を利用して、３次元造形と３次元計測とを行うことが可能である。３次元造形用の光源と３次元計測用の光源とを別々に備える必要はない。そのため、３次元造形用の光源と３次元計測用の光源とがそれぞれ必要な従来の装置に比べて、部品点数を削減することができるとともに、装置をコンパクト化することができる。

【0046】

また、本実施形態によれば、造形部１４はケース１１の外部に配置され、計測部１５はケース１１の内部に配置されている。造形部１４と計測部１５とは、別々の場所に設けられている。更に、第１の投射光Ｒ１と第２の投射光Ｒ２とは、光源１２から同時に照射可能である。また、第１の投射光Ｒ１と第２の投射光Ｒ２とは、波長帯域が異なるため互いに干渉することはない。したがって、本実施形態に係る３次元造形装置１によれば、３次元造形と３次元計測とを同時に行うことが可能である。よって、３次元造形の終了を待たずに３次元計測を開始することができ、かつ、３次元計測の終了を待たずに３次元造形を開始することができる。したがって、本実施形態によれば、３次元造形および３次元計測を迅速に行うことができる。

【0047】

本実施形態では、光源１２はプロジェクタにより構成されている。プロジェクタを利用することにより、第１の波長帯域Ａと第２の波長帯域Ｂとを含む光を照射する光源を安価に実現することができる。また、第１の波長帯域Ａの光の照射と第２の波長帯域Ｂの光の照射とを簡単に制御することができる。よって、１つの光源１２を利用して３次元造形と３次元計測とを同時に行うことが安価かつ簡単に実現できる。

【0048】

本実施形態では、計測部１５は、空間コード化法により対象物Ｆの３次元計測を行うように構成されている。よって、ダイクロイックミラー１３により分離された第２の投射光Ｒ２を用いて、対象物Ｆの３次元形状を正確に計測することができる。

【0049】

前述のように、光源１２から照射された光Ｒを第１の投射光Ｒ１と第２の投射光Ｒ２とに分ける光学素子は、ダイクロイックミラー１３に限定されない。しかし、本実施形態では、上記光学素子はダイクロイックミラー１３により構成されている。このように、ダイクロイックミラーを利用することにより、安価かつ簡単な構成に基づいて、光源１２から照射された光Ｒを第１の投射光Ｒ１と第２の投射光Ｒ２とに分けることができる。よって、１つの光源１２を利用して３次元造形と３次元計測とを同時に行うことが簡単に実現できる。

【0050】

本実施形態では、光源１２、ダイクロイックミラー１３、および計測部１５は、台３１の下方に配置され、造形部１４は台３１の上方に配置されている。このように、光源１２、ダイクロイックミラー１３、および計測部１５と、造形部１４とを上下に配置することにより、３次元造形装置１の平面視面積を小さく抑えることができる。そのため、３次元造形装置１の設置に要する面積が小さくなり、３次元造形装置１をコンパクトに設置することができる。

【0051】

また、本実施形態では、ケース１１の底板１１ａの上方にて光源１２を支持する光源支持部材２１と、底板１１ａの上方に支持され、対象物Ｆが設置される設置台５１と、底板１１ａの上方かつ光源１２と設置台５１との間にダイクロイックミラー１３を支持するミラー支持部材２２とを備えている。底板１１ａは台３１の下方に配置され、光源１２とダイクロイックミラー１３と設置台５１とを支持している。なお、ここでいう支持とは、他の部材を介さずに直接支持する場合と、上記光源支持部材２１等の他の部材を介して間接的に支持する場合との両方を含む意味で用いている。光源１２は、横向きに光Ｒを照射するように構成されている。ダイクロイックミラー１３は、底板１１ａに対して傾斜するように設置され、横向きの第１の投射光Ｒ１を上向きに反射し、横向きの第２の投射光Ｒ２を横向きに透過させるように構成されている。このような構成により、３次元計測と３次元造形とを同時に行うことが可能な３次元造形装置１をよりコンパクトにすることができる。

【0052】

以上述べたように、３次元造形装置１は、３次元計測および３次元造形の両方を行うことができるが、３次元計測のみを行ってもよく、３次元造形のみを行ってもよいことは勿論である。３次元造形装置１は、設置台５１の上に載置された対象物Ｆを３次元計測し、造形部１４において、その対象物Ｆと同じ形状の造形物を造形してもよい。すなわち、いわゆる３Ｄコピーを行ってもよい。３次元造形装置１は、３Ｄコピー機として好適に利用することができる。３次元造形装置１によれば、光源１２は１つであるが、計測部１５と造形部１４とは別々の箇所に配置されているので、対象物Ｆを取り出すことなく３次元造形を行うことができる。言い換えると、設置台５１の上に対象物Ｆを置いたまま、３次元造形を行うことができる。ただし、計測部１５で計測する対象物Ｆと異なる形状の物を造形部１４で造形することも可能である。

【0053】

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、上述の実施形態は例示に過ぎず、本発明は他の種々の形態で実施することが可能である。

【0054】

上記実施形態では、光源１２はダイクロイックミラー１３の側方（後方）に配置されている。光源１２は光Ｒを横向きに照射し、ダイクロイックミラー１３は、第１の投射光Ｒ１を上向きに反射し、第２の投射光Ｒ２を横向きに透過させるように構成されている。しかし、光源１２をダイクロイックミラー１３の下方に配置することも可能である。光源１２は光Ｒを上向きに照射し、ダイクロイックミラー１３は、下方からの第１の投射光Ｒ１を上向きに透過させ、下方からの第２の投射光Ｒ２を横向きに反射するように構成されていてもよい。このような構成であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。その他、光源１２、ダイクロイックミラー１３等の光学素子、造形部１４、および計測部１５の配置について、種々の変更が可能である。

【0055】

光学素子はダイクロイックミラー１３に限定されず、例えば、ダイクロイックプリズム等の他の光学素子であってもよい。

【符号の説明】

【0056】

１ ３次元造形装置
１１ ケース
１２ 光源
１３ ダイクロイックミラー（光学素子）
１４ 造形部
１５ 計測部
３１ 台
３２ 槽
３３ ホルダ
４１ 開口
Ｆ 対象物
Ｒ１ 第１の投射光
Ｒ２ 第２の投射光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】