JP5381580B2 - 織物データ生成装置、織物データ生成方法、プログラム、織物布地調エンボス版製造装置、織物布地調エンボス版製造方法、及び織物布地調シートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、織物布地の表面形状を有する織物布地調シート、そのシートを製造するためのエンボス版装置等、及び織物布地の表面形状を表す織物データの生成装置等に関する。

従来より、建材の壁紙等に用いられるエンボス版またはシートの意匠には、織物布地に近い表面形状を有するものがある。このような織物布地調シートの製造工程には、織物布地調のエンボス版を製造するために織物布地の型を取る工程が含まれる。型取りの方法には、シリコンやスキャナを用いて対象の素材から型を取得する手法と、コンピュータ等の計算装置を用いて布地表面の凹凸の質感をデータとして生成する手法とがある。

コンピュータ等を用いて織物布地調のエンボス版またはシートを生成する技術としては、例えば、特許文献１、２、３に示すものが公知である。特許文献１では、たて糸とよこ糸を交互に織った「平織」布地を表現したシートを作成するため、布領域のサイズ、糸幅、繊維幅、糸の高さ等のパラメータを用い、たて糸及びよこ糸の相対座標値を算出し、その相対座標値に基づいて布領域における各画素の高さを決定し、織物データを生成する手法が開示されている。また、特許文献２は、特許文献１を基本概念として、たて糸とよこ糸とがほぼ２対１の割合で表れる「綾織り」布地を表現したシートを作成するものである。また、特許文献３では、絹調の布地を表現したシートを作成するために、光の乱反射を多く発生させる多角錐形状を布領域内に適用し、その座標値に応じた高さを決定し、織物データを作成している。

特開２００１−５８４５９号公報 特開２００１−１７９８２５号公報 特開２００１−１１３８９１号公報

しかしながら、上述の特許文献１〜３に記載された織物データは、繊維のレベルまで細密に表現したモデルではない。そのため布地表面から繊維の飛び出した、いわゆる「ケバ」や、撚り糸の太さのばらつきである「ムラ」といった実際の布地の質感を表現できる程、精細なものではなかった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、繊維の微細な形状の表現を可能とする織物データ生成装置、織物データ生成方法、プログラム、織物布地調エンボス版製造装置、織物布地調エンボス版製造方法、及び織物布地調シートを提供することである。

前述した目的を達成するために第１の発明は、３次元空間内に任意の長さの線または任意数の点群の集合を設定し、前記線または前記点群の集合を任意の分節数に区切った各ノードの端点を任意の揺らぎ幅内に配置することにより、繊維データを生成する繊維データ生成手段と、前記繊維データ生成手段によって生成された繊維データを、任意の閉空間モデル内に複数配置することにより糸データを生成する糸データ生成手段と、前記糸データ生成手段により生成された複数の糸データを、織物のたて糸及びよこ糸として配置し、織り方に応じた各糸の表裏配置情報に基づいて、各糸の形状を変形し、織物形状データを生成する織物形状データ生成手段と、前記織物形状データ生成手段により生成された織物形状データを２次元のハイトフィールドに変換し、織物データとして出力する織物データ出力手段と、を備えることを特徴とする織物データ生成装置である。

また、前記繊維データに対するパラメータとして、繊維の長さ、繊維の揺らぎ幅、繊維を構成するノードの数を入力する繊維パラメータ入力手段を更に備えることが望ましい。

また、前記閉空間モデルは、任意の半径を有する円柱モデルまたは円錐台モデルであることが好適である。

また、前記糸データ生成手段は、前記閉空間モデル内に配置された各繊維データの一端を固定しつつ、他端側を、該閉空間モデルの中心軸を中心に所望の角度だけ回転させる撚り糸データ生成手段を更に備えることが望ましい。

また、前記撚り糸データ生成手段は、前記各繊維データを回転させる際に、元の長さを保つことが望ましい。

また、前記糸データに対するパラメータとして、繊維データの数、前記閉空間モデルを定義する関数を入力する糸パラメータ入力手段を更に備えることが望ましい。

また、前記織物形状データ生成手段は、織物の最小単位となる組織におけるたて糸及びよこ糸の表裏配置情報を定義する織物組織定義手段と、前記織物組織定義手段により定義された表裏配置情報に基づいて、たて糸とよこ糸との隣り合う二つの交差点間で、糸が滑らかに補間するように各繊維を変形処理する変形手段と、を備えることが望ましい。

また、第２の発明は、コンピュータが、３次元空間内に任意の長さの線または任意数の点群の集合を設定し、前記線または前記点群の集合を任意の分節数に区切った各ノードの端点を任意の揺らぎ幅内に配置することにより、繊維データを生成する繊維データ生成ステップと、コンピュータが、生成された繊維データを、任意の閉空間モデル内に複数配置することにより糸データを生成する糸データ生成ステップと、コンピュータが、生成された複数の糸データを、織物のたて糸及びよこ糸として配置し、織り方に応じた各糸の表裏配置情報に基づいて、各糸の形状を変形し、織物形状データを生成する織物形状データ生成ステップと、コンピュータが、生成された織物形状データを２次元のハイトフィールドに変換し、織物データとして出力する織物データ出力ステップと、を含むことを特徴とする織物データ生成方法である。

また、第３の発明は、コンピュータを第１の発明の織物データ生成装置として機能させるためのプログラムである。

また、第４の発明は、３次元空間内に任意の長さの線または任意数の点群の集合を設定し、前記線または前記点群の集合を任意の分節数に区切った各ノードの端点を任意の揺らぎ幅内に配置することにより、繊維データを生成する繊維データ生成手段と、前記繊維データ生成手段によって生成された繊維データを、任意の閉空間モデル内に複数配置することにより糸データを生成する糸データ生成手段と、前記糸データ生成手段により生成された複数の糸データを、織物のたて糸及びよこ糸として配置し、織り方に応じた各糸の表裏配置情報に基づいて、各糸の形状を変形し、織物形状データを生成する織物形状データ生成手段と、前記織物形状データ生成手段により生成された織物形状データを２次元のハイトフィールドに変換し、織物データとして出力する織物データ出力手段と、前記織物データ出力手段により出力された織物データに基づいて、彫刻またはエッチングの手法により織物布地の表面形状をエンボス版シリンダに形成したエンボス版を製造するエンボス版製造手段と、を備えることを特徴とする織物布地調エンボス版製造装置である。

前記エンボス版製造手段は、前記エンボス版シリンダに対して、打刻刃またはレーザビームを用いて前記織物布地の表面形状を彫刻する彫刻手段とすることが望ましい。

前記エンボス版製造手段は、レジスト層をコーティングした前記エンボス版シリンダ、または該エンボス版シリンダへの露光処理に用いるフォトマスクに対して、前記織物データに基づく露光パターンを形成するパターン露光手段を含むことが望ましい。

また、第５の発明は、コンピュータが、３次元空間内に任意の長さの線または任意数の点群の集合を設定し、前記線または前記点群の集合を任意の分節数に区切った各ノードの端点を任意の揺らぎ幅内に配置することにより、繊維データを生成する繊維データ生成ステップと、コンピュータが、生成された繊維データを、任意の閉空間モデル内に複数配置することにより糸データを生成する糸データ生成ステップと、コンピュータが、生成された複数の糸データを、織物のたて糸及びよこ糸として配置し、織り方に応じた各糸の表裏配置情報に基づいて、各糸の形状を変形し、織物形状データを生成する織物形状生成ステップと、コンピュータが、生成された織物形状データを２次元のハイトフィールドに変換し、織物データとして出力する織物データ出力ステップと、エンボス版製造手段が、出力された織物データに基づいて、彫刻またはエッチングの手法により織物布地の表面形状をエンボス版シリンダに形成したエンボス版を製造するエンボス版製造ステップと、を含むことを特徴とする織物布地調エンボス版製造方法である。

また、第６の発明は、第４の発明の織物布地調エンボス版製造装置によって製造されたエンボス版を用いてシート表面にエンボス加工を施すことを特徴とする織物布地調シートの製造方法である。

本発明によれば、繊維の微細な形状の表現を可能とする織物データ生成装置、織物データ生成方法、プログラム、織物布地調エンボス版製造装置、織物布地調エンボス版製造方法、及び織物布地調シートを提供できる。

織物データ生成装置１のハードウエア構成を示すブロック図 織物データ生成装置１の機能ブロック図 織物データ生成処理の流れを示すフローチャート 繊維データについて説明する図 円柱モデル３４の糸データについて説明する図 円錐台モデル３６について説明する図 糸データの３Ｄ画像の一例 織物の組織について説明する図。（Ａ）は平織、（Ｂ）は綾織。 糸の変形について説明する図 ベジエ曲線に基づいて変形された糸の３Ｄ画像の一例 生成された織物データの３Ｄ画像の一例 糸の太さの「ムラ」を表現した織物データの３Ｄ画像の一例 糸データに「ケバ」を付加した織物データの３Ｄ画像の一例 生成された織物データの３Ｄ画像の一例 生成された織物データの３Ｄ画像の一例 織物布地調エンボス版製造装置９のハードウエア構成の一例を示すブロック図 エンボス版製造装置９Ａの全体構成図 エンボス版製造装置９Ｂの全体構成図 エンボス版の製造に供するフォトマスクの製造装置９Ｃを説明する図

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第1の実施の形態］
まず、本発明に係る織物データ生成装置１について説明する。
図１は、本実施の形態の織物データ生成装置１のハードウエア構成を示す。
織物データ生成装置１は、図１に示すように、例えば、制御部１０、記憶部１１、メディア入出力部１２、周辺機器Ｉ／Ｆ部１３、通信部１４、入力部１５、表示部１６、印刷部１７等がバス１８を介して接続されて構成される。

制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｓｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成される。
ＣＰＵは、記憶部１１、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１８を介して接続された各部を駆動制御する。制御部１０のＣＰＵは後述する織物データ生成処理（図３参照）を実行する。

ＲＯＭは、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持する。ＲＡＭは、ロードしたプログラムやデータを一時的に保持するとともに、制御部１０が各種処理を行うために使用するワークエリアを備える。

記憶部１１は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）であり、制御部１０が実行するプログラムや、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティング・システム）等が格納されている。これらのプログラムコードは、制御部１０により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて実行される。

メディア入出力部１２（ドライブ装置）は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＰＤドライブ、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブ、ＭＯドライブ等のメディア入出力装置であり、データの入出力を行う。

通信部１４は、通信制御装置、通信ポート等を有し、ネットワークとの通信を媒介する通信インタフェースであり、通信制御を行う。
入力部１５は、例えば、キーボード、マウス等のポインティング・デバイス、テンキー等の入力装置であり、入力されたデータを制御部１０へ出力する。

表示部１６は、例えば液晶パネル、ＣＲＴモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路（ビデオアダプタ等）で構成され、制御部１０の制御により入力された表示情報をディスプレイ装置上に表示させる。
印刷部１７は、プリンタであり、生成された織物データの画像の印刷処理等を行う。

次に、本発明の織物データ生成装置１の機能について、図２を参照して説明する。

図２に示すように、織物データ生成装置１の制御部１０は、織物データを生成するための機能として、パラメータ入力部２１、繊維形状生成部２２、糸の形状生成部２３、織物の組織生成部２４、織物の形状生成部２５、階調画像生成部２６、及び出力部２７を有する。

すなわち、制御部１０は、織物データを生成するために、織物データ生成装置１の各部を制御して、パラメータ入力、繊維形状生成、糸の形状生成、織物の組織生成、織物の形状生成、階調画像生成、及び出力といった各処理を行う。これらの処理の詳細については後述する。

次に、織物データ生成装置１の動作を説明する。
図３のフローチャートに示すように、織物データ生成装置１の制御部１０は、パラメータ入力ステップ（ステップＳ１）、繊維形状生成ステップ（ステップＳ２）、糸の形状生成ステップ（ステップＳ３）、織物の組織生成ステップ（ステップＳ４）、織物の形状生成ステップ（ステップＳ５）、階調画像生成ステップ（ステップＳ６）、及び出力ステップ（ステップＳ７）の各ステップを含む織物データ生成プログラムを実行することにより、織物データを生成し、出力する。

以下、各ステップにおける処理を説明する。

＜パラメータ入力ステップ（図３のステップＳ１）＞
本実施の形態の織物データ生成装置１において、制御部１０は、まず、後述する繊維生成ステップＳ２、糸の形状生成ステップＳ３、織物の組織生成ステップＳ４、織物の形状生成ステップＳ５、階調画像生成ステップＳ６で利用されるパラメータの入力を受け付ける。

繊維生成ステップＳ２で利用されるパラメータとしては、繊維の長さ、繊維の揺らぎの幅、及び繊維の分節数等が挙げられる。
糸の形状生成ステップＳ３で利用されるパラメータとしては、糸の単位長さ当りの繊維数、繊維の撚り（回転角度）、糸の半径、糸の形状を表現するモデルを定義する関数等が挙げられる。
織物の組織生成ステップＳ４で利用されるパラメータとしては、織物の一組織におけるたて糸及びよこ糸の表裏配置情報を定義する二値の行列等が挙げられる。
織物の形状生成ステップＳ５で利用されるパラメータとしては、たて糸及びよこ糸の間隔、繊維の「ケバ」や「ムラ」を調整するための値等が挙げられる。
階調画像生成ステップＳ６で利用されるパラメータとしては、階調数等が挙げられる。

各種パラメータの入力を受け付ける際、制御部１０は必要なパラメータを入力するための入力画面を生成し、表示部１６に表示するようにしてもよい。また、制御部１０は、入力部１５から入力されたパラメータを、ＲＡＭに保持する。入力されたパラメータは、各ステップで読み出され、繊維データ、糸データ、または織物データの生成に使用される。

＜繊維形状生成ステップ（図３のステップＳ２）＞
次に、制御部１０は、繊維の形状を定義する。
制御部１０は、入力されたパラメータ「繊維の長さ」に基づいて、３次元空間内に任意の長さの線または任意数の点群の集合を設定する。ここで、線とは、直線、曲線、または曲線の集合を含むものとする。以下の説明では、繊維を定義するため、任意の長さの線分を繊維データとして３次元空間内に設定する。そして、パラメータ「分節数」に基づいて、その線分（任意の長さの線または任意数の点群の集合を設定した場合は、線または点群の集合）を区切り、各ノード（区切られた線分の１要素）をパラメータ「繊維の揺らぎ」の幅内にランダムに揺らして配置することにより、繊維データを生成する。

具体的には、図４（Ａ）に示すように、繊維３１の両端を含む分節数をＮ_ｎとした場合、線分の始点の座標をｎ_０、終点の座標をｎ_Ｎｎ−１、ｉ番目のノードの始点の座標をｎ_iとする。これらの座標ｎ_０、ｎ_Ｎｎ−１、ｎ_iは３次元ベクトルで表される。
ｉ番目のノードの始点の座標ｎ_ｉは、次の式（１）に示す位置となる。

ここで、Ｚｎは、各ノードに揺らぎを与えるために設定される３次元ベクトルである。Ｚｎの各要素を、区間［Ｊ_ｇＭｉｎ，Ｊ_ｇＭａｘ］の乱数とすれば、ランダムな揺らぎをもつ繊維を表現できる。

また、定義した繊維データに、図４（Ｂ）に示すような所望の表面形状を付加してもよい。繊維の表面の形状は、定義した繊維データ上のサンプル点ｓを中心とした、球表面の関数である式（２）の論理和として定義する。或いは、多角形によって定義する。

ここで、ｘは３次元ベクトルであり、ｒ_ｎはサンプル点ｓから表面までの距離とする。

＜糸の形状生成ステップ（図３のステップＳ３）＞
次に、制御部１０は、糸の形状を定義する。糸は、繊維を束ね、撚ったものとして表現される。

糸の形状を表現するため、所定の閉じた空間内に、繊維データが所定数配置される。このような糸のモデルを閉空間モデルと呼ぶものとする。閉空間モデルは、その閉空間を表現する関数によって定義される。
閉空間モデルの一例として、例えば、図５に示すような、所定の単位長の長さ及びパラメータ「糸の半径」分の半径ｒを持つ円柱モデル３４を使用する。
制御部１０は、まず、円柱モデル３４内に、繊維データ３１，３１，３１，・・・をパラメータ「繊維数」だけ略平行に配置する（図５（Ａ））。
各繊維データ３１，３１，３１，・・・は、円柱モデル３４の上面と下面とを結ぶ方向（図中ｚ方向）に対して略平行に配置されるものとする。

具体的には、制御部１０は、繊維生成ステップＳ２で生成された繊維データ３１に対して、平行移動等の処理を行い、円柱モデル３４内に複数の繊維３１をランダムに配置する。
各繊維の移動のベクトルＴ_ｔ＝（Ｔ_ｔｘ，Ｔ_ｔｙ，Ｔ_ｔｚ）は式（３）の値となる。

ここで、ｌは円柱モデル３４の長さ、Ｚ_０，Ｚ_１，Ｚ_２，Ｚ_３，Ｚ_４は区間［０，１］の乱数列の値とし、各繊維にそれぞれ設定される。

また、図６に示すように、上面と下面の半径が異なる円錐台を複数連結した円錐台モデル３６を使用して糸を形成してもよい。

円錐台モデル３６を用いる場合は、式（３）のｒを、糸の長軸（ｚ軸）の値に応じた円錐台の半径を返す関数ｒ（ａ）に置き換える。
円錐台の半径を返す関数ｒ（ａ）を式（４）で定義するものとする。

ここで、ａは、区間［０，１］の値、ｒ_ｕとｒ_ｄは、それぞれ円錐台の上面と下面の半径である。

また制御部１０は、パラメータ「繊維の撚り（回転角度θ）」の分だけ、糸に含まれる各繊維データを回転させ、撚りを表現する（図５（Ｂ）、（Ｃ））。

制御部１０は、繊維データ３１の各ノードを糸の中心軸（円柱モデル３４または円錐モデル３６の上面及び下面の中心を結ぶ軸）を回転の軸として、繊維データの１端点を固定しつつ、各ノード端点を順次θ度回転させる。

図５（Ｃ）は、糸３５の長軸の任意位置における垂直断面（ｘ−ｙ）である。図５（Ｃ）の黒点は、糸３５に含まれる繊維データを意味する。
繊維データを回転させる際は、各ノード端点を順次円の接線方向にθ度移動させるとともに、ノード長さの補正を行う。一般的な回転処理では、回転の軸から離れた点ほど移動量が多くなる。そのため、糸の外側の繊維が密に表現されてしまう。これを避けるため、各ノードの長さが元の長さを保つように移動後の位置を補正する。

すなわち、式（５）に示すように、i番目のノード端点の座標ｎ_ｉを、ｎ_ｉ’’の位置に移動する。

ここで、ｉは区間［０，Ｎ_ｎ］とする。Ｎ_ｎは、ノード数を表す上限値である。
この回転処理によって繊維の束である糸が撚られ、図７に示すような糸データが生成される。図７は、撚りの処理が行われた糸の３Ｄ画像を示す図である。糸の長軸が回転軸（ｚ軸）である。図７に示すように、糸の複数の繊維が撚られた様子が表現される。

＜織物の組織生成ステップ（図３のステップＳ４）＞
次に、制御部１０は、織物の組織を定義する。
織物は、たて糸とよこ糸とから構成されるため、たて糸とよこ糸との交差する点（以下、組織点と呼ぶ）では、たて糸及びよこ糸のうちどちらか一方が表面に現れ、他方は裏面に現れる。

図８（Ａ）は平織の基本単位となる組織、図８（Ｂ）は綾織の基本単位となる組織を表している。図中、黒で示すブロックがたて糸であり、白で示すブロックがよこ糸である。

定義した一組織の繰り返しである完全組織の場合、全組織の表裏の関係は、一単位の組織の行列Ａにより定義される。以下、一単位の組織の表裏の関係を示す行列Ａを表裏配置情報と呼ぶ。
例えば、平織の表裏配置情報は、式（６）に示すような２×２行列により定義される。

一方、たて糸の数をＭ、よこ糸の数をＮとした場合、組織点の数はＭ・Ｎ点である。
ここで、組織点の位置を、たて糸のインデックスｊ、よこ糸のインデックスｋで表現すると、たて糸のインデックスｊと行列Ａの行数ｍの余剰、またはよこ糸のインデックスｋと列数ｎの余剰を参照することにより、注目する組織点が行列Ａのどの要素に該当するかが決定され、各糸の表裏配置情報が決定される。
また、ここでは、行列Ａの要素が１のとき、たて糸が表であるとして定義する。更に、たて糸の長軸をｚ方向、よこ糸の長軸をｘ方向、表裏をｙ方向に配置するものとする。

以上から、各組織点におけるたて糸の座標ｇ＝（ｇ_ｘ，ｇ_ｙ，ｇ_ｚ）は式（７）で定義される。

ここで、Ｉ_ｗａｒｐは、たて糸の間隔と、Ｉ_ｗｅｆｔは、よこ糸の間隔、ｒは、たて糸の半径である。

よこ糸については、行列Ａを−Ａとすることで、同様に組織点での座標を算出できる。

本実施の形態では、制御部１０は、ステップＳ４の処理を、組織点の数Ｍ・Ｎ回だけ繰り返す。

＜織物の形状生成ステップ（図３のステップＳ５）＞
次に、制御部１０は、たて糸とよこ糸の繊維が、それぞれ隣り合う組織点間を滑らかに補間するように、繊維を構成する各ノードを適宜平行移動する処理を行う。
図９は、糸５６の変形について説明する図である。図９では、紙面の左右方向をｚ方向、紙面上下方向をｙ方向、紙面鉛直方向をｘ方向としている。
糸４６と糸５６とが交差するｚ位置ｚ_ｋから、糸４７と糸５６とが交差するｚ位置ｚ_ｋ＋１までの間を、糸５６内の繊維が滑らかに補間する。

ここで、二つの値（隣り合う組織点の座標）を滑らかに補間する関数ｆ（ｙ_ａ，ｙ_ｂ，ｔ）を用いる。
ｙ_ａとｙ_ｂは対象となる組織点のｙ軸の座標であり、ｔは、隣り合う組織点間の位置を示し［０，１］の値をとる媒介変数である。

糸を変形するために、以下の式（８）に示すｆ’（ｙ_ａ，ｙ_ｂ，ｔ）を、各繊維を構成するノードのｙ座標に加える。

上述の媒介変数ｔは、糸生成時の式（３）のＺ_０と同値である。
ここでは、補間の関数ｆ（ｙ_ａ，ｙ_ｂ，ｔ）の一例として、式（９）に示す３次元ベジエ曲線を用いるものとする。

なお、式（９）に代えて、式（１０）を使用してもよい。式（１０）のパラメータｙ_ｃ，ｙ_ｄは、布地の織り方に依存するパラメータであり、ユーザにより指定可能とする。
また、ベジエ曲線に代えて、他の補間の関数としてもよい。

変形処理された糸の３Ｄ画像を、図１０に示す。
また、たて糸とよこ糸をそれぞれ６本ずつ用いた平織の織物の３Ｄ画像を図１１に示す。
図１０、図１１に示すように、本織物データ生成装置１で生成された糸データまたは織物データは、糸に含まれる繊維の質感が微細に表現されていること分かる。

この段階で、更に、生成した織物データについて、糸の太さの「ムラ」や、糸の表面もしくは内部に含まれる繊維がほつれている様子を示す「ケバ」を調整するようにしてもよい。

糸の「ムラ」を表現するために、制御部１０は、糸を定義した円錐台モデル３６の上面の半径と、その上面と接している下面の半径とが同値となるようにしつつ、それらの半径をランダムに揺らす。すなわち、糸の円錐台の上面もしくは下面の半径を区間［Ｊ_ｒＭｉｎ，Ｊ_ｒＭａｘ］の乱数として与える。
糸に「ムラ」を加えたときの織物の３Ｄ画像を図１２に示す。

また、「ケバ」を表現するために、制御部１０は、まず、糸として束ねられた繊維の中から「ケバ」とする繊維を所望の数Ｎ_ｆだけ無作為に選択する。ここで、Ｎ_ｆは区間［Ｎ_ｆＭｉｎ，Ｎ_ｆＭａｘ］の無作為な値とする。Ｎ_ｆＭｉｎは０以上、Ｎ_ｆＭａｘは糸の円錐台モデル３６に充填された繊維の数Ｎ_ｔ以下とする。
制御部１０は、選択した繊維を糸の表面に飛び出させるために、直線状に変形させ、各ノードにノイズを付加する。ケバとなる繊維のノードｎ_ｉの位置は、式（１１）のｎ_ｉ’に移動する。

このとき、Ｚ_ｆ１は糸の飛び出し距離を定義するパラメータであり、区間［Ｊ_{ｆ１Ｍｉｎ}，Ｊ_{ｆ１Ｍａｘ}］の乱数とする。Ｚ_ｆ２は、繊維の揺らぎを定義するパラメータであり、各要素が区間［Ｊ_{ｆ２Ｍｉｎ}，Ｊ_{ｆ２Ｍａｘ}］の乱数の３次元ベクトルとする。

糸の「ケバ」を付加した織物の３Ｄ画像を図１３に示す。

＜階調画像生成ステップ（図３のステップＳ６）＞
次に、織物データ生成装置１は、生成された織物データの３次元形状をハイトフィールドに変換する処理を行う。制御部１０は、生成された織物データの３次元形状の表側から繊維の表面で最も高い部分を選択し、高さ情報を例えば２５６階調の階調画像（グレースケール等）で表し、２次元平面に射影する。

ハイトフィールドに変換する処理において、制御部１０は、織物データの繊維の線分をラスタライズした後に、距離に依存した減衰関数を用いて曲面を生成する。或いは、制御部１０は、線分を中心とする陰関数を用いたモデリングを行って曲面を生成し、その後ラスタライズしてハイトデータを生成するようにしてもよい。

＜出力ステップ（図３のステップＳ７）＞
制御部１０は、入力部１５から入力される指示操作にしたがって、階調化された織物データの画像を、表示部１６に表示させたり、印刷部１７に出力して印刷したり、記憶部１１またはメディア入出力部１２に接続された記憶媒体等に記憶したりする。

本発明の実施の形態に係る織物データ生成装置１を利用して、表１に示すパラメータを設定し、織物データを生成した。

このようなパラメータを用いて生成した織物データを、２５６階調のグレースケールで表現した画像を図１４及び図１５に示す。
図１４及び図１５に示すように、織物データは、糸の撚りの「ムラ」や繊維の「ケバ」等の微細な形状が表現されており、実際の布地の質感を十分微細に表現している。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る織物データ生成装置１の制御部１０は、３次元空間内に任意の長さの線や任意数の点群の集合を設定し、この線や点群の集合を任意の分節数に区切った各ノードの端点を所定の揺らぎ幅内にランダムに揺らすことにより、繊維データを定義し、複数の繊維データを、例えば円柱または円錐台といった閉空間モデル内に略平行に配置し、配置された各繊維データの各線分端点を所定角度だけ回転させることにより表現される糸データを生成する。そして制御部１０は、生成された複数の糸データを、織物のたて糸及びよこ糸として夫々所定間隔で配置し、各糸データの表裏配置に基づいて、該たて糸及びよこ糸の形状を変形し、織物形状データを生成する。更に制御部１０は、生成された織物形状データを２次元座標空間のハイトフィールドデータに変換し、織物データとして出力する。

従って、織物を繊維のような微細なレベルまで表現することが可能となり、写実性が向上する。

また、織物データ生成装置１では、繊維データに対するパラメータとして、繊維の長さ、繊維の揺らぎ幅、繊維を構成するノードの数等をユーザの所望の値で入力可能としたり、糸データに対するパラメータとして、繊維データの数、回転角度、糸の半径、糸の閉空間モデルを定義する関数等をユーザの所望の値で入力可能とするため、繊維の形状、糸の形状、繊維の粗密さ、織物の糸間隔、繊維のケバ、糸のムラ等を直感的に操作でき、様々な質感の織物データを得ることができる。

また、糸データを生成する際は、糸の撚りを表現するために繊維を回転させる際に、元の繊維の長さを保つようにしているため、糸の太さ方向位置における繊維の不均衡がなくなり、実際の繊維を撚っているような自然な糸データを生成できる。
また、織物データの出力サイズを任意に変更できるので、実用性が向上する。

なお、上述の実施の形態では、平織について説明したが、綾織としてもよい。この場合、上述の平織の織物組織の表裏配置情報を示す式（６）に代えて、次の式（１２）を用いるものとする。

［第２の実施形態］
次に、本発明に係る織物布地調エンボス版の製造装置、及び織物布地調シートについて説明する。

本第２の実施の形態の織物布地調エンボス版の製造装置９は、第１の実施の形態の織物データの生成手順に従って生成された織物データに基づいて、エンボス版シリンダに織物布地調のエンボス彫刻を施すものである。

図１６に示すように、織物布地調エンボス版の製造装置９は、織物データを生成または格納するコンピュータ９１（織物データ生成装置１）と、エンボス版製造手段９２と、を備える。

コンピュータ９１は、織物データを生成し、または予め生成された織物データを記憶部に記憶する。また、コンピュータ９１は、エンボス版製造手段９２の動作を制御する。

第２の実施の形態では、エンボス版製造手段９２として、機械彫刻またはレーザ彫刻を施す彫刻機９３を利用するものとする。
図１７に第２の実施の形態のエンボス版製造装置９Ａの構成を示す。

図１７に示すように、エンボス版製造装置９Ａは、コンピュータ９１、彫刻機９３、支持台１０１、及び回転駆動部１０４を備える。
彫刻機９３は、彫刻機制御部９３１、駆動部９３２、及び彫刻用刃（打刻刃）９３３を備える。彫刻機制御部９３１は、コンピュータ９１から入力される織物データのハイトデータに従って彫刻機駆動部９３２を駆動し、彫刻用刃９３３を支持台１０１，１０１に支持されたエンボス版シリンダ１００の版面に対して深さ方向に上下動するとともに、エンボス版シリンダ１００の回転軸方向（図中Ａ−Ａ方向）に移動させる。回転駆動部１０４は、コンピュータ９１から入力される指示に従って、支持台１０１，１０１に支持されたエンボス版シリンダ１００を回転軸Ａ−Ａ方向を中心に回転する。
これにより、彫刻機９３は、コンピュータ９１から入力された織物データのハイトデータに従った深さで金属製或いは樹脂製のエンボス版シリンダ１００に彫刻を施し、織物布地調の表面形状を形成する。

なお、彫刻機９３は、彫刻用刃９３３に代えて、レーザ等を用いる方式のものでもよい。この場合、彫刻機９３は、図１７の駆動部９３２及び彫刻用刃９３３に代えて、走査部、レーザ発振器、及び光学ユニットを備え、レーザ発振器によって生成されるレーザビームを光学ユニットを介して照射する。
彫刻機制御部９３１は、走査部を駆動し、光学ユニットをエンボス版シリンダ１００の回転軸方向（図中Ａ−Ａ方向）に移動させるとともに、レーザ発振器を制御してレーザの出力値を深さ情報（ハイトデータ）に従った出力値に変調する。これにより、エンボス版シリンダ１００の所定位置に所定の出力でレーザビームを照射して、エンボス版シリンダ１００の表面に織物布地調の凹凸を彫刻する。

彫刻機９３は、例えば、階調画像におけるグレースケール０％の部分を凸、グレースケール１００％の部分を凹として彫刻を行う。彫刻の深さは任意に設定可能であるが、例えば、５００μｍに設定した場合は、グレースケール０％の部分は深さ０μｍ、グレースケール５０％の部分は深さ２５０μｍ、グレースケール１００％の部分は深さ５００μｍで彫刻される。

グレースケール画像データからエンボス版シリンダを彫刻する手法については、例えば特開２００８−２４６８５３に詳述されている。

本第２の実施の形態の織物布地調エンボス版の製造装置９により製造されたエンボス版を用いて、所望のシートに対してエンボス加工を行えば、織物布地調の表面形状を有するシートを得ることが可能となる。シートは、紙、樹脂、合成皮革、金属等からなり、例えば、壁紙等の建材として利用される。

以上説明したように、第２の実施の形態の織物布地調エンボス版の製造装置９Ａによれば、第１の実施の形態と同様の手法で生成された、繊維の微細な形状を表現した織物データに基づいて、エンボス版シリンダ１００に織物布地調の表面形状を形成することが可能となる。また、このエンボス版シリンダ１００を用いて、所望のシートにエンボス加工を施すことが可能となる。これにより作成されたエンボス版シリンダは、織物布地柄を任意の大きさに設定できるので、従来のエンボス版の製造においてみられたようなシリンダ幅方向での同一柄の繰り返しがないものを作成することができる。幅方向に同一織物布地柄の繰り返しがない当該シリンダで得られたシートは、意匠性に優れたものが得られる。

その結果、織物の繊維のレベルまで微細に表現した織物布地調の表面形状を有するエンボス版を製造することが可能となる。また、この手法で製造したエンボス版には、実際の布地を型取る手法を用いた場合に生じる布地の皺やよれ、或いは布地表面の起伏の低減（繊維のつぶれ）による質感の損失が生じない。
また、エンボス版を用いてシート表面を織物布地調に加工し、量産することが可能となる。

なお、第２の実施の形態において、織物データは、例えば、彫刻機９３に接続されたコンピュータ９１とは異なるコンピュータ等にて生成されたものを、記憶媒体を介してコンピュータ９１に入力したり、所定の通信インタフェースを介してコンピュータ９１に入力したりしてもよい。

［第３の実施形態］
第３の実施の形態の織物布地調エンボス版の製造装置は、第１の実施の形態の織物データの生成手順に従って生成された織物データに基づいて、エンボス版シリンダにエッチングの手法を用いて織物布地表面の凹凸形状を形成する。

図１８に示すように、第３の実施の形態の織物布地調エンボス版の製造装置９Ｂは、織物データを生成するコンピュータ９１（織物データ生成装置１）、パターン露光装置９６、支持台１０１、及び回転駆動部１０４を備える。また、支持台１０１にはレジスト層をコーティングしたエンボス版シリンダ２００が取り付けられている。
支持台１０１及び回転駆動部１０４の構成及び動作は、第２の実施の形態と同様である。

なお、コンピュータ９１の織物データは、例えば、別のコンピュータ等にて生成されたものを、記憶媒体を介して入力したり、所定の通信インタフェースを介して入力したりしてもよい。

パターン露光装置９６は、走査部９６１、レーザ発振器９６２、及び光学ユニット９６３を備える。パターン露光装置９６は、コンピュータ９１から入力される織物データのハイトデータに従って走査部９６１を駆動し、レーザ照射口である光学ユニットをエンボス版シリンダ２００の回転軸方向（図中Ａ−Ａ方向）に移動させるとともに、レーザ発振器９６２を制御して深さ情報（ハイトデータ）に従った出力値に変調する。これにより、エンボス版シリンダ２００の所定位置に所定の出力でレーザビームを照射し、露光部と非露光部とからなるパターンを形成する露光処理を行う。この露光処理が完了したエンボス版２００は図示しない現像装置において現像、および版洗浄によって、レジスト層のうち露光部（ポジ型レジストの場合）もしくは非露光部（ネガ型レジストの場合）が除去される。その後、エンボス版に腐食液を作用させると、露出した金属面が腐食を受けて窪み、露光したパターンに応じた凹凸構造が形成される。このレジスト層コーティング、露光処理、現像処理、洗浄処理（非レジスト部の除去）、腐食処理、洗浄処理（レジスト部の除去）を複数回繰り返すことにより、エンボス版シリンダ２００の表面に深さの異なる凹凸が形成される。
また、レーザービームによってレジストを形成する手段としては、他にも、レジスト層をコーティングしたシリンダーに直接描画（レジスト層を焼飛ばす）をし、現像処理や、洗浄処理による非レジスト部の除去を必要としないレーザー刷版装置もある。

本第３の実施の形態のエンボス版製造装置９Ｂを使用して製造されたエンボス版を利用して、紙、樹脂、合成皮革、金属等からなる所望のシートに対してエンボス加工を行えば、織物布地調の表面形状を有するシートを得ることが可能となる。これにより作成されたエンボス版シリンダは、織物布地柄を任意の大きさに設定できるので、従来のエンボス版の製造においてみられたようなシリンダ幅方向での同一柄の繰り返しがないものを作成することができる。幅方向に同一織物布地柄の繰り返しがない当該シリンダで得られたシートは、意匠性に優れたものが得られる。

以上説明したように、第３の実施の形態のエンボス版製造装置９Ｂによれば、第１の実施の形態と同様の手法で生成された、繊維の微細な形状を表現した織物データに基づいて、エンボス版シリンダ２００に織物布地調の表面形状を形成することが可能となる。その結果、織物の繊維のレベルまで微細に表現した織物布地調の表面形状を有するエンボス版を得られる。また、この手法で製造したエンボス版には、実際の布地を型取る手法を用いた場合に生じる布地の皺やよれ、或いは布地表面の起伏の低減（繊維のつぶれ）による質感の損失が生じない。

また、このエンボス版シリンダ２００を用いて、所望のシート表面を織物布地調に加工し、量産することが可能となる。

［第４の実施の形態］
第４の実施の形態の織物布地調エンボス版の製造装置は、第３の実施の形態と同様に、第１の実施の形態の織物データの生成手順に従って生成された織物データに基づいて、エンボス版シリンダにエッチングの手法を用いて織物布地表面の凹凸形状を形成する。エッチングにはフォトマスク９７を使用する。

図１９（Ａ）に示すように、本第４の実施の形態では、上述のコンピュータ９１及びパターン露光装置９６をフォトマスク９７の製造段階で利用する。すなわち、フォトマスク製造装置９Ｃは、織物データを生成するコンピュータ９１（織物データ生成装置１）及びパターン露光装置９６によって構成される。

なお、コンピュータ９１の織物データは、例えば、別のコンピュータ等にて生成されたものを、記憶媒体を介して入力したり、所定の通信インタフェースを介して入力したりしてもよい。

フォトマスク９７は、フォトマスク基板９７３上に遮光膜９７２が形成され、更にその上にレジスト層９７１がコーティングされる。このような状態のフォトマスク９７に対して、パターン露光装置９６は、織物データのハイトデータ（所定深さ方向位置の２値データ）に従った露光を行なうことにより、レジスト層９７１に露光部と非露光部とを形成する。露光後に、現像、洗浄し、不要なレジスト層を除去し、更に、腐食液を作用させ、腐食、洗浄を行うことにより不要な遮光膜を除去し、フォトマスク基板９７３上に遮光パターンを形成する。

このように遮光パターンの形成されたフォトマスク９７は、必要な深さ位置の数だけ製造され、それぞれ図１９（Ｂ）に示すようにエンボス版シリンダ２００への露光の際に使用される。
図１９（Ｂ）に示すように、フォトマスク９７にてレジスト層のコーティングされたエンボス版シリンダ２００を覆い、露光することにより、フォトマスク９７に形成されている遮光パターンに従った露光部及び非露光部が形成される。更に、現像処理、腐食処理、洗浄処理を行うことにより、エンボス版シリンダ２００の表面に凹凸が形成される。フォトマスク９７を交換して、レジスト層コーティング、露光、現像、腐食、洗浄を繰り返すことにより、エンボス版シリンダ２００の表面に複数段に凹凸が形成される。

以上説明したように、本第４の実施の形態のフォトマスク製造装置９Ｃによれば、織物データに基づく遮光パターンを施したフォトマスク９７を製造できる。このフォトマスク９７を使用して、エンボス版のエッチングを行えば、織物データに基づく凹凸が形成されたエンボス版を得ることが可能となる。その結果、織物の繊維のレベルまで微細に表現した織物布地調の表面形状を有するエンボス版を得られる。また、この手法で製造したエンボス版には、実際の布地を型取る手法を用いた場合に生じる布地の皺やよれ、或いは布地表面の起伏の低減（繊維のつぶれ）による質感の損失が生じない。

また、このように製造されたエンボス版を利用して、紙、樹脂、合成皮革、金属等からなる所望のシートに対してエンボス加工を行えば、織物布地調の表面形状を有するシートを得ることが可能となる。これにより作成されたエンボス版シリンダは、織物布地柄を任意の大きさに設定できるので、従来のエンボス版の製造においてみられたようなシリンダ幅方向での同一柄の繰り返しがないものを作成することができる。幅方向に同一織物布地柄の繰り返しがない当該シリンダで得られたシートは、意匠性に優れたものが得られる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る織物データ生成装置、織物布地調エンボス版製造装置、または織物布地調シート等の好適な実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１・・・・・・・織物データ生成装置
１０・・・・・・制御部
１５・・・・・・入力部
１６・・・・・・表示部
１７・・・・・・印刷部
２１・・・・・・パラメータ入力部
２２・・・・・・繊維形状生成部
２３・・・・・・糸の形状生成部
２４・・・・・・織物の組織生成部
２５・・・・・・織物の形状生成部
２６・・・・・・階調画像生成部
２７・・・・・・出力部
３１・・・・・・繊維データ
３４、３５、３６・・糸のモデル
９・・・・・・・織物布地調エンボス版の製造装置
１００・・・・・エンボス版シリンダ
２００・・・・・エンボス版シリンダ（レジスト層被覆）
９１・・・・・・コンピュータ
９２・・・・・・エンボス版製造手段
９３・・・・・・彫刻機
９６・・・・・・パターン露光装置
９７・・・・・・フォトマスク

Claims (15)

1. ３次元空間内に任意の長さの線または任意数の点群の集合を設定し、前記線または前記点群の集合を任意の分節数に区切った各ノードの端点を任意の揺らぎ幅内に配置することにより、繊維データを生成する繊維データ生成手段と、
   前記繊維データ生成手段によって生成された繊維データを、任意の閉空間モデル内に複数配置することにより糸データを生成する糸データ生成手段と、
   前記糸データ生成手段により生成された複数の糸データを、織物のたて糸及びよこ糸として配置し、織り方に応じた各糸の表裏配置情報に基づいて、各糸の形状を変形し、織物形状データを生成する織物形状データ生成手段と、
   前記織物形状データ生成手段により生成された織物形状データを２次元のハイトフィールドに変換し、織物データとして出力する織物データ出力手段と、
   を備えることを特徴とする織物データ生成装置。
2. 前記繊維データに対するパラメータとして、繊維の長さ、繊維の揺らぎ幅、繊維を構成するノードの数を入力する繊維パラメータ入力手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の織物データ生成装置。
3. 前記閉空間モデルは、任意の半径を有する円柱モデルまたは円錐台モデルであることを特徴とする請求項１に記載の織物データ生成装置。
4. 前記糸データ生成手段は、前記閉空間モデル内に配置された各繊維データの一端を固定しつつ、他端側を、該閉空間モデルの中心軸を中心に所望の角度だけ回転させる撚り糸データ生成手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の織物データ生成装置。
5. 前記撚り糸データ生成手段は、
   前記各繊維データを回転させる際に、元の長さを保つことを特徴とする請求項４に記載の織物データ生成装置。
6. 前記糸データに対するパラメータとして、繊維データの数、前記閉空間モデルを定義する関数を入力する糸パラメータ入力手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の織物データ生成装置。
7. 前記織物形状データ生成手段は、
   織物の最小単位となる組織におけるたて糸及びよこ糸の表裏配置情報を定義する織物組織定義手段と、
   前記織物組織定義手段により定義された表裏配置情報に基づいて、たて糸とよこ糸との隣り合う二つの交差点間で、糸が滑らかに補間するように各繊維を変形処理する変形手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の織物データ生成装置。
8. 前記織物形状データ生成手段は、各糸の形状を変形させる際に、よこ糸とたて糸との隣り合う二つの交差点を結ぶ糸データに対してベジエ曲線を適用することを特徴とする請求項１に記載の織物データ生成装置。
9. コンピュータが、３次元空間内に任意の長さの線または任意数の点群の集合を設定し、前記線または前記点群の集合を任意の分節数に区切った各ノードの端点を任意の揺らぎ幅内に配置することにより、繊維データを生成する繊維データ生成ステップと、
   コンピュータが、生成された繊維データを、任意の閉空間モデル内に複数配置することにより糸データを生成する糸データ生成ステップと、
   コンピュータが、生成された複数の糸データを、織物のたて糸及びよこ糸として配置し、織り方に応じた各糸の表裏配置情報に基づいて、各糸の形状を変形し、織物形状データを生成する織物形状データ生成ステップと、
   コンピュータが、生成された織物形状データを２次元のハイトフィールドに変換し、織物データとして出力する織物データ出力ステップと、
   を含むことを特徴とする織物データ生成方法。
10. コンピュータを請求項１に記載の織物データ生成装置として機能させるためのプログラム。
11. ３次元空間内に任意の長さの線または任意数の点群の集合を設定し、前記線または前記点群の集合を任意の分節数に区切った各ノードの端点を任意の揺らぎ幅内に配置することにより、繊維データを生成する繊維データ生成手段と、
    前記繊維データ生成手段によって生成された繊維データを、任意の閉空間モデル内に複数配置することにより糸データを生成する糸データ生成手段と、
    前記糸データ生成手段により生成された複数の糸データを、織物のたて糸及びよこ糸として配置し、織り方に応じた各糸の表裏配置情報に基づいて、各糸の形状を変形し、織物形状データを生成する織物形状データ生成手段と、
    前記織物形状データ生成手段により生成された織物形状データを２次元のハイトフィールドに変換し、織物データとして出力する織物データ出力手段と、
    前記織物データ出力手段により出力された織物データに基づいて、彫刻またはエッチングの手法により織物布地の表面形状をエンボス版シリンダに形成したエンボス版を製造するエンボス版製造手段と、
    を備えることを特徴とする織物布地調エンボス版製造装置。
12. 前記エンボス版製造手段は、前記エンボス版シリンダに対して、打刻刃またはレーザビームを用いて前記織物布地の表面形状を彫刻する彫刻手段であることを特徴とする請求項１１に記載の織物布地調エンボス版製造装置。
13. 前記エンボス版製造手段は、レジスト層をコーティングした前記エンボス版シリンダ、または該エンボス版シリンダへの露光処理に用いるフォトマスクに対して、前記織物データに基づく露光パターンを形成するパターン露光手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載の織物布地調エンボス版製造装置。
14. コンピュータが、３次元空間内に任意の長さの線または任意数の点群の集合を設定し、前記線または前記点群の集合を任意の分節数に区切った各ノードの端点を任意の揺らぎ幅内に配置することにより、繊維データを生成する繊維データ生成ステップと、
    コンピュータが、生成された繊維データを、任意の閉空間モデル内に複数配置することにより糸データを生成する糸データ生成ステップと、
    コンピュータが、生成された複数の糸データを、織物のたて糸及びよこ糸として配置し、織り方に応じた各糸の表裏配置情報に基づいて、各糸の形状を変形し、織物形状データを生成する織物形状生成ステップと、
    コンピュータが、生成された織物形状データを２次元のハイトフィールドに変換し、織物データとして出力する織物データ出力ステップと、
    エンボス版製造手段が、出力された織物データに基づいて、彫刻またはエッチングの手法により織物布地の表面形状をエンボス版シリンダに形成したエンボス版を製造するエンボス版製造ステップと、
    を含むことを特徴とする織物布地調エンボス版製造方法。
15. 請求項１１に記載の織物布地調エンボス版製造装置によって製造されたエンボス版を用いてシート表面にエンボス加工を施すことを特徴とする織物布地調シートの製造方法。