JP2010078855A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な処理で、被照射物体から漏れる光を特定して修正することができる照明装置を提供する。
【解決手段】所定の空間に対して、被照射物体に対して照射される第１照射光と前記被照射物体以外に照射される第２照射光とを含む投影光を投影するプロジェクタ２、プロジェクタ２の投影範囲を撮像範囲としたカメラ装置３を備える。光制御ユニット１は、第１照射光で被照射物体を覆うような投影光をプロジェクタ２から投影させるため、投影光データに補正処理を行う。光制御ユニット１は、カメラ装置３により撮像された映像を参照して、第１照射光が被照射物体以外に投影されている第１漏れ光を検知すると共に、第２照射光が被照射物体に投影されている第２漏れ光を検知し、第１漏れ光及び第２漏れ光の位置を特定する。漏れ光補正部１５は、特定された第１照射光及び第２漏れ光を消すように補正又は特定された第１照射光及び第２漏れ光をぼかす補正をする。
【選択図】図２

Description

本発明は、被照射物体を覆うように照明光を投影する照明装置に関する。

従来より、任意形状の照明光を照射する照明装置としては、投影機器にゴボやマスクなどと呼ばれるフィルタを設置し、当該投影機器から照明光が出射される投影部を遮光している。これにより、フィルタを通過した照明光は、特定の形に切り抜かれた状態となる。具体的には、従来の照明システムでは、丸、三角、四角などで構成されるベース形状で切り抜かれたフィルタ（ゴボなど）を投影機器に取り付けて、照明光の輪郭に形をつけている。

また、従来の照明システムにおいて、被照射物体だけに照射したい場合は、投影機器から出射された照明光の投影位置を被照射物体の位置に合わせた後、投影機器の絞り機能やズーム機能によって大まかな照明光の輪郭を被照射物体の形状に合わせる動作を行っている。

更に、従来においては、投影機器であるプロジェクタを照明器具（ライト）の代わりに使用して、空間演出を行う照明システムがある。この照明システムに使用される照明器具は、ムービングプロジェクタとも呼ばれる。このムービングプロジェクタは、照明光として映像光を出射する。このため、照射光の形、色を自由に設定して、動画として変化させることが可能である。

しかしながら、この照明システムであっても、照明光に形をつける場合は、従来の照明システムと同様に、ベース形状を用いて、大まかに被照射物体の形状に照明光の輪郭を合わせる手法が採用されている。

更にまた、従来においては、立体形状モデルに物体の表面テクスチャを効果的に表現することができる立体表示装置として、下記の特許文献１に記載された技術が知られている。
http://www.egghouse.com/gobo/about.htm http://www.ushiolighting.co.jp/product/productimage/pdf/dl2.pdf 特開２００６−３３８１８１号公報

しかしながら、上述した従来の照明システムにおいては、予め用意しておいた形状フィルタや絞り、ズームを用いるので、被照射物体に対して大まかに照明光の形状をあわせることしかできない。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、簡単な処理で、被照射物体から漏れる光を特定して修正することができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、被照射物体を覆うように照射される第１照射光と前記被照射物体以外に照射される第２照射光とを含む投影光を投影する投影手段と、前記投影手段の投影範囲を撮像範囲とした撮像手段と、前記撮像手段により撮像された映像を参照して、前記第１照射光が前記被照射物体以外に投影されている第１漏れ光を検知すると共に、前記第２照射光が前記被照射物体に投影されている第２漏れ光を検知する漏れ光検知手段と、前記漏れ光検知手段により検知された第１漏れ光及び第２漏れ光の位置を特定する漏れ光特定手段とを備える。

このような照明装置は、上述の課題を解決するために、漏れ光補正手段により、漏れ光特定手段により特定された第１照射光及び第２漏れ光を消すように補正する、又は、漏れ光特定手段により特定された第１照射光及び第２漏れ光をぼかすように補正する。

本発明を適用した照明装置によれば、漏れ光補正手段により、被照射物体に対して漏れ光として特定された第１照射光及び第２漏れ光を消す又はぼかすように補正するので、簡単な処理で、被照射物体から漏れる光を特定して修正することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明は、例えば、図１及び図２に示すように構成された照明システムに適用される。この照明システムは、光制御ユニット１と、当該光制御ユニット１の制御によって動作するプロジェクタ２Ａ，２Ｂ（以下、総称する場合には単に「プロジェクタ２」と呼ぶ。）と、当該プロジェクタ２Ａ，２Ｂのそれぞれに設けられたカメラ装置３Ａ，３Ｂ（以下、総称する場合には単に「カメラ装置３」と呼ぶ。）（撮像手段）と、パーソナルコンピュータ４とを備える。この照明システムは、ユーザの簡単な操作のみによって、特定の被照射物体１０Ａ，１０Ｂ（以下、総称する場合には単に「被照射物体１０」と呼ぶ。）のみにプロジェクタ２から照明光を投影するものである。

この照明システムは、プロジェクタ２Ａとカメラ装置３Ａとが近接して設けられ、プロジェクタ２Ｂとカメラ装置３Ｂとが近接して設けられている。プロジェクタ２Ａとカメラ装置３Ａとの位置関係が調整されていることによってプロジェクタ２Ａの投影範囲２０とカメラ装置３Ａの撮像範囲３０とは一致したものとなっている。同様に、プロジェクタ２Ｂとカメラ装置３Ｂとの位置関係が調整されていることによってプロジェクタ２Ｂの投影範囲２０とカメラ装置３Ｂの撮像範囲３０とは一致したものとなっている。

この照明システムは、パーソナルコンピュータ４に対するユーザの操作に従って、光制御ユニット１が、プロジェクタ２Ａ，２Ｂから出力する画像データを加工する。これにより、照明システムは、ユーザの操作に応じて、照明光によって被写体１０Ａ，１０Ｂを覆うような投影光をプロジェクタ２Ａ，２Ｂから投影する。

なお、以下の説明においては、プロジェクタ２から出射する光全体を「投影光」と呼び、この投影光のうち被照射物体１０を覆う（コーティングする）ように投影される光を「照明光」と呼び、被照射物体１０以外の背景等に投影される光を「背景光」と呼ぶ。また、照明光は第１照射光に相当し、背景光は第２照射光に相当するものである。

プロジェクタ２Ａ，２Ｂは、ショーウインドウ空間などの所定の空間に設置される。この所定の空間には、マネキンなどの被照射物体１０Ａ，１０Ｂが設置され、プロジェクタ２Ａ，２Ｂは、当該被照射物体１０Ａ，１０Ｂを照明光で覆うような投影光を投影する。このプロジェクタ２Ａ，２Ｂの投影範囲２０は、プロジェクタ２Ａ，２Ｂの設置位置及び姿勢、画角や打ち込み角度によって決定される。

プロジェクタ２Ａ，２Ｂには、光制御ユニット１から投影光データが供給される。この投影光データは、プロジェクタ２Ａ，２Ｂの所定の投影範囲のうちの照明光が照射される照明範囲と非照明範囲とを決定するものである。なお、照明範囲には第１照射光、背景光＝第２照射光も含まれる。この投影光データは、後述するパーソナルコンピュータ４に対するユーザの操作及び光制御ユニット１の動作によって生成される。

カメラ装置３Ａ，３Ｂは、プロジェクタ２Ａ，２Ｂから出射された照明光によって空間演出される所定の投影範囲２０を含む所定の空間を撮像範囲３０とするものである。カメラ装置３Ａ，３Ｂは、ＣＣＤ等の撮像素子や光学部品等からなる撮像機構と、撮像機構によって撮像された撮影画像データを光制御ユニット１又はパーソナルコンピュータ４に出力するインターフェースとを備える。

パーソナルコンピュータ４は、表示モニタ（表示手段）４１、操作Ｉ／Ｆであるキーボード４２及びマウス４３、その他のＣＰＵやメモリ等で構成されている。表示モニタ４１は、カメラ装置３Ａ，３Ｂによって撮像された撮影画像データが光制御ユニット１の照明光生成部１１を介して供給される。これにより表示モニタ４１は、例えば、ユーザが空間演出しようとするショーウインドウ空間を提示することができる。操作Ｉ／Ｆ４２，４３は、ユーザの操作を検出する機構を備える。パーソナルコンピュータ４は、ユーザの操作に基づいて、パーソナルコンピュータ４から光制御ユニット１に対して命令を出力して、光制御ユニット１に各種の処理を行わせる。

光制御ユニット１は、マネキンといった任意形状の被照射物体１０に向けて照明光を投影することによって、図２に示すように単色の照明光が被照射物体１０をコーティングしているように被照射物体１０を観察させるものである。なお、照明システムは、単色の照明光に限らず、複数色、若しくは映像の照明光によって被照射物体１０をコーティングしても良い。

通常、プロジェクタ２の投影範囲全体に亘って単色の投影光を出射すると、被照射物体１０以外にも照明光が照射され被照射物体１０の背後に影ができてしまう。これに対し、照明システムは、被照射物体１０の表面のみに照明光を投影し、被照射物体１０の背景には背景色の背景光を投影する。これによって、照明光によって被照射物体１０をコーティングする。

光制御ユニット１は、パーソナルコンピュータ４から投影光データが供給される照明光生成部１１と、第１のコーティング補正部１２と、第２のコーティング補正部１３と、第３のコーティング補正部１４と、漏れ光補正部１５を備える。なお、図１に示した光制御ユニット１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ストレージ装置などを備えたコンピュータによるハードウエアで構成されているが、図１においては便宜的に機能ブロック毎に分けて、説明を行う。

照明光生成部（照射光生成部）１１は、投影光データを入力する投影光データ入力手段として機能する。照明光生成部１１は、パーソナルコンピュータ４やＤＶＤプレーヤ（図示せず）から投影光データを入力しても良く、単色光の色が指定されたことによって単色の投影光データを生成しても良い。また、この投影光データは、平面映像として生成されている。

この照明光生成部１１は、照明光の特性のみならず、被照射物体１０以外に投影される背景光の特性も設定してもよい。照射光生成部１１は、例えば照明光及び背景光のそれぞれの特性として、輝度、光度、光束、色温度、演出性の何れか一つを設定する。この設定処理は、例えばユーザが希望する照射光、背景光の特性を表したパーソナルコンピュータ４からの信号に基づいて行われる。

この投影光データは、例えば被照射物体１０全体を単色で照らす場合、照明光投影範囲の全体が単色の信号となっている。また、照明光生成部１１は、複数色のパターン画像又は映像となっている照明光をコーティング光とする場合にも、照明光投影範囲の全体がパターン画像又は映像となっている映像信号である。この照明光生成部１１によって入力又は生成された投影光データは、第１のコーティング補正部１２に供給される。

投影光データによって定義される照明光が映像である場合、照明光生成部１１は、被照射物体１０に映像を投影した場合に当該映像が歪み無く見えるような歪み補正処理を行うことが望ましい。この歪み補正処理は、被照射物体１０の形状、プロジェクタ２と被照射物体１０との位置関係、ユーザの視点位置などに基づいて、当該ユーザの視点位置から被照射物体１０に投影された映像を見た場合に歪み無く見えるような既知の座標変換処理によって実現される。この座標変換処理は、後述する投影光データの補正処理によって実現される。同様に、被照射物体１０以外に映像を投影した場合には、当該映像が被照射物体１０以外に投影された状態で、映像が歪み無く見えるような歪み補正処理を行うこととなる。

第１のコーティング補正部１２、第２のコーティング補正部１３、第３のコーティング補正部１４は、被照射物体１０に照明光を照射させたときに、被照射物体１０を照明光でコーティングさせるように投影光データを補正する。この補正された投影光データは、照明光の輪郭を被照射物体１０の輪郭と合致するように補正される。

第１のコーティング補正部１２は、被照射物体１０の形状に合わせて照明光に含まれる照明光の輪郭をカットするように投影光データを補正する。これにより、第１のコーティング補正部１２は、被照射物体１０のみに照明光を投影し、被照射物体１０以外には背景光を投影するように、照明光の照射範囲をカッティング処理する。

ここで、第１のコーティング補正部１２は、任意形状の被照射物体１０の形状データが供給される。第１のコーティング補正部１２は、この形状データに従って、照明光の照射範囲をカッティング処理する。この形状データは、カメラ装置３で撮像された画像を解析して被照射物体１０の形状を抽出したものであっても良く、コンピュータグラフィック技術によって３次元的に再現された多方向の形状データであっても良い。

第１のコーティング補正部１２は、形状データを用いてマッピング処理を行うことにより、被照射物体１０の形状に応じた照明光の形状及びサイズが調整された投影光データを作成する。このマッピング処理により、平面映像を表す投影光データは、任意形状の被照射物体１０上のみに照明光をマッピングし、被照射物体１０以外の部分には照明光をマッピングしていない投影光データとなる。このマッピング処理を施した映像信号は、照明光を被照射物体１０に投影し、背景光を、照明光に相当する映像部分以外に投影する映像信号となる。第１のコーティング補正部１２は、被照射物体１０上に投影される照明光の映像信号と背景光の映像信号とを含む投影光データを第２のコーティング補正部１３に供給する。

ここで、プロジェクタ２の投影範囲の中心軸と被照射物体１０の中心位置（原点位置）とが一致する正対状態である場合には、上記のマッピング処理により補正した投影光データによって、高い精度で被照射物体１０を照明光によってコーティングすることができる。しかし、図１に示すように、被照射物体１０の原点位置とプロジェクタ２の投影範囲の中心軸との配置関係が正対していない場合は、第１のコーティング補正部１２だけでは、高い精度で被照射物体１０を照明光するのに十分な補正ができない。すなわち、プロジェクタ２の光軸が、被照射物体１０の原点位置からずれている場合には、プロジェクタ２の位置をパラメータとして投影光データに補正をする必要がある。

このために、照明システムは、被照射物体１０の原点位置とプロジェクタ２の位置との関係に応じて、第２のコーティング補正部１３によって、さらに投影光データに対して補正処理を行う。この補正処理は、映像作成の際に必要な映像表示パラメータに平行移動変換及び回転移動変換を施して映像表示パラメータを変更する。この場合、照明光投影範囲に沿って映像表示パラメータを上下左右方向に非対称な値に変換して映像表示パラメータを変更する。これによって、被照射物体１０に対してプロジェクタ２から照明光を任意の方向から投射しても、照明システムは、照明光を被照射物体１０上のみに高精度に投影させるように、更に照明光の輪郭を補正する。

具体的には、第２のコーティング補正部１３は、予め、被照射物体１０の位置、プロジェクタ２の位置を入力しておく。この入力処理は、パーソナルコンピュータ４からのパラメータ入力操作に従った値を入力する。そして、第２のコーティング補正部１３は、プロジェクタ２に対する被照射物体１０の姿勢パラメータである補正パラメータを取得しておく。そして、第２のコーティング補正部１３は、補正パラメータに基づいて、平行移動変換及び回転移動変換を実行する。

また、照明システムは、プロジェクタ２と被照射物体１０との位置関係の他に、プロジェクタ２の投影画角、光軸シフト量等のプロジェクタ２の性能や観察者の位置も、パーソナルコンピュータ４から入力して投影光データの補正をしても良い。具体的には、照明システムは、予め設定しておいた観察者位置と、被照射物体１０の形状と、プロジェクタ２と被照射物体１０との相対的な位置及び姿勢とをパーソナルコンピュータ４から入力し、照明光を被照射物体１０に投影した時にコーティングできる補正パラメータとして、補正テーブルを作成しておく。この補正テーブルは、平面の投影面と任意形状である被照射物体１０の投影面のメッシュモデルとの対応マップである。この対応マップは、当該補正テーブルに従って座標変換を行い、投影光データの画素ごとに、平面表示用の投影光データを任意形状への表示用の投影光データに変換するためのものである。

更に、このような補正テーブルを、観察者位置、被照射物体１０の形状、プロジェクタ２と被照射物体１０との相対的な位置及び姿勢ごとに作成しておいて、第２のコーティング補正部１３によって選択させて、補正を行わせても良い。

第３のコーティング補正部１４は、上述したように照明光を被照射物体１０に投影する場合に、観察者の視点位置を補正パラメータとした映像歪み補正処理を行う。この観察者の視点位置は、被照射物体１０に対して正対した所定距離付近が設定される。

この第３のコーティング補正部１４は、予め推奨される被照射物体１０の視点位置がある場合には、当該視点位置から被照射物体１０を観察した時の映像歪みを補正するための補正テーブルが格納されている。そして、第３のコーティング補正部１４は、第２のコーティング補正部１３から投影光データが供給された場合に、補正テーブルに従って投影光データの各画素を座標変換して、歪みがない映像とする。これにより、照明システムは、観察者の視点位置から被照射物体１０に投影された照明光を視認した場合に当該照明光を歪みなく観察させるために、照明光の形状を歪ませることができる。

また、この第３のコーティング補正部１４は、観察者の視点位置を計測した値が入力される場合には、当該計測された値から視点位置パラメータを算出しても良い。これにより、第３のコーティング補正部１４は、視点位置の移動後も、視点位置から歪みなく観賞できるように被照射物体１０をコーティングする照明光を生成できる。

なお、このような光制御ユニット１による補正処理は、この実施例の末尾にて補足的に説明するものとする。

このような照明システムによれば、被照射物体１０の形状に基づいて投影光データを補正し、更に、プロジェクタ２と被照射物体１０との位置関係に基づいて投影光データを補正するので、被照射物体１０のみに照明光を投影することができる。

ここで、上述した説明では、被照射物体１０の形状に基づいて第１のコーティング補正部１２が投影光データを補正し、被照射物体１０とプロジェクタ２との設定位置に基づいて投影光データを補正し、観察者の視点位置に基づいて投影光データを補正していたが、少なくとも何れかの補正を行うものであっても良い。また、補正を行うための形状データ、位置データ、視点位置データは、精密なものでなくても、簡単にパーソナルコンピュータ４に入力できる大まかなデータを用いて、投影光データを補正するものであっても良い。すなわち、この照明システムにおいては、実際に投影光を被照射物体１０に対して投影した時に、漏れ光補正部１５によって、被照射物体１０から漏れている照明光及び被照射物体１０に対して照射されている背景光を、漏れ光として検出して、投影光を修正する。

漏れ光補正部１５は、カメラ装置３と接続されており、カメラ装置３から、投影範囲２０と同じ撮像範囲３０から得た映像データを受信する。そして、漏れ光補正部１５は、プロジェクタ２から投影光を投影している時に、カメラ装置３により撮像された映像データを参照して、照明光（第１照射光）が被照射物体１０以外に投影されている漏れ光（第１漏れ光）を検知すると共に、背景光（第２照射光）が被照射物体１０に投影されている第２漏れ光を検知する。この漏れ光検知処理は、例えば、映像データに含まれる被照射物体１０部分の輝度変化及び背景部分の輝度変化を走査する。背景上に明度の高い部分がある場合には被照射物体１０以外に漏れている漏れ光があると判定し、被照射物体１０上に明度が低い部分がある場合には背景光が被照射物体１０上に投影されている漏れ光があると判定する。

そして、漏れ光補正部１５は、漏れ光を検出した映像データの位置に対応した投影範囲２０内の位置を特定する。ここで、プロジェクタ２の投影範囲２０とカメラ装置３の撮像範囲３０とは一致するようにプロジェクタ２及びカメラ装置３が設定されているので、撮像範囲３０のうちの漏れ光検知位置に対応した投影光データ内の位置のデータを修正する。

上述したような被照射物体１０をコーティングするための形状データ、設置位置、視点位置が高精度に設定されていない、第１のコーティング補正部１２、第２のコーティング補正部１３及び第３のコーティング補正部１４の何れかの補正処理しか行われない場合などには、被照射物体１０に対して照明光２０Ａと背景光２０Ｂからなる投影光を投影すると、図３に示すような漏れ光投影箇所１０’、４０’が発生する。

ここで、上述した光制御ユニット１によって補正が施されてプロジェクタ２から照射された投影光のうち、照明光２０Ａが図面中の右側にずれていた場合、当該ずれた分の照明光２０Ａは、漏れ光２０Ａ’として被照射物体１０の右側から背景壁４０に投影される。この漏れ光２０Ａ’は、背景壁４０に投影された漏れ光投影部分４０’としてカメラ装置３によって撮像される。また、照明光２０Ａがずれていたことによる背景光２０Ｂは、当該ずれた分だけの漏れ光２０Ｂ’として被照射物体１０の図面中左側に投影される。この漏れ光２０Ｂ’は、被照射物体１０に投影された漏れ光投影部分１０’としてカメラ装置３によって撮像される。

そして、漏れ光補正部１５は、カメラ装置３から、漏れ光投影部分１０’、漏れ光投影部分４０’を含む撮像画像データを受信する。そして、漏れ光補正部１５は、撮像画像データを解析することによって被照射物体１０上における漏れ光投影部分１０’の有無及び背景壁４０上の漏れ光投影部分４０’の有無を検知する。漏れ光２０Ａ’、漏れ光２０Ｂ’の何れかが存在している場合、漏れ光補正部１５は、漏れ光２０Ａ’、漏れ光２０Ｂ’が発生している旨を音又は表示モニタ４１の画面上で提示する。

なお、漏れ光補正部１５によって漏れ光を検知する構成としては、カメラ装置３を利用するに限らず、被照射物体１０や背景壁４０に受光素子を設け、当該受光素子が受光している光を検出しても良い。例えば被照射物体１０の縁部に受光素子を設けておき、被照射物体１０に照射光が投影されていないことや、被照射物体１０に背景光が投影されていることを検知できる。

また、漏れ光補正部１５は、撮像画像データを解析することによって被照射物体１０のうちの漏れ光投影部分１０’及び背景壁４０のうちの漏れ光投影部分４０’の位置を特定する（漏れ光特定手段）。そして、漏れ光補正部１５は、漏れ光投影部分１０’に対応した投影光部分に対して修正処理をし、漏れ光投影部分４０’に対応した投影光部分に対して修正処理をする。

この漏れ光修正の仕方として、漏れ光補正部１５は、位置が特定された漏れ光投影部分４０’に投影されている漏れ光２０Ａ’及び漏れ光投影部分１０’に投影されている漏れ光２０Ｂ’を消すように、投影光データを修正する。例えば漏れ光投影部分４０’には照明光２０Ａに代えて背景光２０Ｂを投影するように投影光データを修正する。また、漏れ光投影部分１０’には背景光２０Ｂを投影しないように投影光データを修正する。なお、背景光２０Ｂが暗い色であり被照射物体１０に漏れ光２０Ｂ’が投影されていることが目立たない場合には、当該漏れ光投影部分１０’の漏れ光２０Ｂ’を消す必要なく、少なくとも照明光が漏れた部分のみを消す修正のみを行っても良い。

また、漏れ光修正の仕方としては、漏れ光補正部１５は、位置が特定された漏れ光投影部分４０’に投影されている漏れ光２０Ａ’及び漏れ光投影部分１０’に投影されている漏れ光２０Ｂ’をぼかすように、投影光データを修正する。具体的には、漏れ光投影部分４０’に投影されている照明光２０Ａの所定幅の輪郭部分において、照明光２０Ａの端部に向かうほど明度や色を背景光２０Ｂに近づけていく。同様に、漏れ光投影部分１０’に投影されている背景光２０Ｂの所定幅の輪郭部分において、背景光２０Ｂの端部に向かうほど明度や色を照明光２０Ａに近づけていく。

なお、この漏れ光修正の仕方としては、漏れ光補正部１５は、漏れ光投影部分１０’、漏れ光投影部分４０’には投影光を投影しないようにしても良い。

以上詳細に説明したように、本発明を適用した照明システムによれば、被照射物体１０を照明光でコーティングする投影光を投影した時に、当該被照射物体１０から漏れる漏れ光を検知する。漏れ光を検知した場合には、照明システムは、当該漏れ光を消す又は漏れ光部分を目立たなくするようにぼかす修正処理を行うことができる。

したがって、この照明システムによれば、照明光を高精度に被照射物体１０に投影できないために漏れ光が発生しても、当該漏れ光を修正することができる。これにより、照明システムは、高精度に被照射物体１０を照明光で覆うように正確な補正パラメータを設定する必要がない。したがって、専門的知識がないユーザが簡単に補正パラメータの設定作業を行って漏れ光が発生しても、漏れ光を目立たなくして、被照射物体１０のみに照明光を投影できる照明システムを提供できる。

「投影光データの補正処理」
つぎに、この照明システムにおける投影光データの補正処理について説明する。なお、以下の説明は、「被照射物体１０を覆うように照射される第１照射光と被照射物体１０以外に照射される第２照射光とを含む投影光」を生成するための処理であり、上述した漏れ光補正部１５の限定をするものではない。

例えば図４に示すように、任意形状の被照射物体１０として、ユーザＵに対して距離Ｌだけ離間し、ユーザＵに対して斜めに傾斜して配置された平板状物体１０を考える。この平板状物体１０は、ユーザＵの視点位置Ｐ１から視野角θ１で視認される。ユーザＵの視野中心と交差する平板状物体１０上の点Ｐ２からユーザＵまでは、距離Ｌ１だけ離間している。

視点位置Ｐ１と平板状物体１０上の点Ｐ２との位置関係において、図５（ａ）に示すように、図５（ｂ）に示す格子状の平面映像１００（コーティング光）を、ユーザＵから見る映像面５０Ｕを介して平板状物体１０上で見る場合を考える。この場合、映像面５０Ｕに図５（ｂ）に示す平面映像１００が表示されていると同じ映像を平板状物体１０に表示させる場合、映像面５０Ｕ上の各座標と平板状物体１０上の各座標との対応関係を取得する必要がある。模式的に図５（ａ）に示しているが、映像面５０Ｕ上の点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５は、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５に対応している。したがって、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５に表示された映像は、ユーザＵからは映像面５０Ｕ上における点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５として視認される。

また、図６に示すように、ユーザＵの視線と平板状物体１０とが交差する点Ｐ２と、プロジェクタ２の投影位置Ｐ３とは、Ｌ２の距離となっている。また、プロジェクタ２は、所定の投影画角θ２の範囲で投影光を投影する。

この場合、プロジェクタ２の映像面５０Ｐと平板状物体１０との位置関係は、図７に示すように、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５が、映像面５０Ｐ上の点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５に対応している。すなわち、プロジェクタ２の投影位置Ｐ３から映像面５０Ｐ上の点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５を延長した直線上の点が、平板状物体１０の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５となる。

このようなユーザＵの視点位置Ｐ１及び視野角θ１、平板状物体１０の位置、プロジェクタ２の投影位置Ｐ３及び投影画角θ２の関係から、図７（ａ）に示したプロジェクタ２における映像面５０Ｐ上の点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５に映像を投影させると、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５に映像が投影される。その結果、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５が、図５における映像面５０Ｕ上の点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５として視認されることとなる。したがって、ユーザＵに平面映像１００を視認させるためには、プロジェクタ２は、映像面５０Ｕ上の各座標に対応した平板状物体１０上の各座標と、映像面５０Ｐ上の各座標に対応した平板状物体１０上の各座標との対応関係に基づいて、図７（ｂ）に示すように歪ませた平面映像１００’’を投影する必要がある。

このような照明光の投影動作を実現するために、光制御ユニット１は、図４に示すように、ユーザＵの視点位置Ｐ１を示す視点位置及び視線方向を示す視点位置姿勢パラメータ及びユーザＵの視野角θ１を示す視野角パラメータを取得する。これらのユーザＵのパラメータは、上述した映像面５０Ｕを定める。

また、プロジェクタ２から出射された照明光を投影する平板状物体１０の形状データを取得する。この形状データは、例えばＣＡＤデータである。ここで、視点位置姿勢パラメータは、３次元座標空間における、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸上の位置および軸周りの回転角度を数値で定義したものである。この視点位置姿勢パラメータは、視点位置Ｐ１と平板状物体１０との距離Ｌ１と、視点位置Ｐ１に対する平板状物体１０の姿勢を一意に定める。また、平板状物体１０の形状データとは、ＣＡＤ等で作成された電子データを基に、３次元座標空間における形状領域を定義したものである。この形状データは、視点位置Ｐ１から見た平板状物体１０の形状を一意に定める。このような平板状物体１０の形状データとユーザＵのパラメータとは、映像面５０Ｕの座標と平板状物体１０上の座標との対応関係を定める。

また、図６に示すようにプロジェクタ２が設置されたことに対し、光制御ユニット１は、プロジェクタ２の投影位置Ｐ３及び当該プロジェクタ２の光軸方向を示す位置姿勢パラメータ及びプロジェクタ２の投影画角θ２を示す投影画角パラメータを取得する。このプロジェクタ２の位置姿勢パラメータ及び投影画角パラメータは、プロジェクタ２が平板状物体１０に対して投影する映像面５０Ｐを表す。この映像面５０Ｐが定まると、プロジェクタ２から投影される照明光が映像面５０Ｐを介して平板状物体１０のどの座標に投影されるかが定められる。すなわち、プロジェクタ２の位置姿勢パラメータ及び投影画角パラメータと、平板状物体１０の位置姿勢パラメータ及び形状データとは、プロジェクタ２から出射された照明光によって覆われる平板状物体１０の範囲が一意に決まる。プロジェクタ２がプロジェクタである場合、投影位置Ｐ３はバックフォーカス及び打ち込み角で定義され、投影画角θ２は投影位置Ｐ３から一定距離での水平及び垂直方向の投影範囲から算出される。

そして、光制御ユニット１は、平板状物体１０に表示される照明光の画素（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５）とプロジェクタ２の投影位置Ｐ３とを結ぶ直線と、映像面５０Ｐとの交点（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５）に画素を配置して平面映像１００’’を構成し、その平面映像１００’’を平板状物体１０に投影させる。そして、映像面５０Ｐ上の点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５、映像面５０Ｕ上の点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５という経路でユーザＵにとって歪みのない映像を視認させることができる。

同様に、被照射物体１０が平板状物体１０のような形状ではなく、ドーム型のような任意形状のものであっても歪みなく照明光でコーティングして、被照射物体１０をユーザＵに視認させることができる。図８（ａ）に示すように被照射物体１０がドーム型物体１０であり、図８（ｂ）に示すように、ユーザＵに格子状の照明光を視認させる場面を考える。この場合、ユーザＵからは、映像面５０Ｕ上の点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５の延長線上におけるドーム型物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５が視認される。これに対し、プロジェクタ２は、図９（ａ）に示すように映像面５０Ｐに投影光を投影する。この映像面５０Ｐにおける点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５を通過した投影光は、ドーム型物体１０における点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５に投影されて、図８（ａ）に示す映像面５０Ｕの点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５として視認される。したがって、プロジェクタ２は、映像面５０Ｐに対して図９（ｂ）に示すように歪ませた平面映像１００’’を投影する。これに対し、ユーザＵは、図８（ｂ）に示すような歪みのない平面映像１００を視認することができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明を適用した照明システムの構成図である。 本発明を適用した照明システムの機能的な構成を示すブロック図である。 本発明を適用した照明システムにおいて、漏れ光が発生している様子を示す上面図である。 本発明を適用した照明システムにおいて、平板状の被照射物体に対するユーザの視点位置、視野角及び距離を示す図である。 本発明を適用した照明システムにおいて、ユーザから平板状の被照射物体を見たときにユーザが視認する映像について説明する図である。 本発明を適用した照明システムにおいて、平板状の被照射物体に対する照射光投影部の投影位置、投影画角及び距離を示す図である。 本発明を適用した照明システムにおいて、照射光投影部から平板状の被照射物体に光投影する様子を説明する図である。 本発明を適用した照明システムにおいて、ユーザからドーム型の被照射物体を見たときにユーザが視認する映像について説明する図である。 本発明を適用した照明システムにおいて、照射光投影部からドーム型の被照射物体に光投影する様子を説明する図である。

符号の説明

１ 光制御ユニット
２ プロジェクタ
３ カメラ装置
４ パーソナルコンピュータ
１０ 被照射物体
１１ 照明光生成部
１２ 第１のコーティング補正部
１３ 第２のコーティング補正部
１４ 第３のコーティング補正部
１５ 漏れ光補正部
２０ 投影範囲
３０ 撮像範囲
４１ 表示モニタ
４２ キーボード
４３ マウス

Claims (4)

1. 被照射物体を覆うように照射される第１照射光と前記被照射物体以外に照射される第２照射光とを含む投影光を投影する投影手段と、
   前記投影手段から投影される前記第１照射光及び前記第２照射光の特性を設定する照射光生成手段と、
   前記投影手段の投影範囲を撮像範囲とした撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された映像を参照して、前記第１照射光が前記被照射物体以外に投影されている第１漏れ光を検知すると共に、前記第２照射光が前記被照射物体に投影されている第２漏れ光を検知する漏れ光検知手段と、
   前記漏れ光検知手段により検知された第１漏れ光及び第２漏れ光の位置を特定する漏れ光特定手段と、
   前記漏れ光特定手段により特定された第１照射光及び第２漏れ光を消すように補正する漏れ光補正手段と
   を備えることを特徴とする照明装置。
2. 被照射物体を覆うように照射される第１照射光と前記被照射物体以外に照射される第２照射光とを含む投影光を投影する投影手段と、
   前記投影手段から投影される前記第１照射光及び前記第２照射光の特性を設定する照射光生成手段と、
   前記投影手段の投影範囲を撮像範囲とした撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された映像を参照して、前記第１照射光が前記被照射物体以外に投影されている第１漏れ光を検知すると共に、前記第２照射光が前記被照射物体に投影されている第２漏れ光を検知する漏れ光検知手段と、
   前記漏れ光検知手段により検知された第１漏れ光及び第２漏れ光の位置を特定する漏れ光特定手段と、
   前記漏れ光特定手段により特定された第１照射光及び第２漏れ光をぼかすように補正する漏れ光抑制手段と
   を備えることを特徴とする照明装置。
3. 前記照射光生成手段は、前記第１照射光及び前記第２照射光のそれぞれの特性として、輝度、光度、光束、色温度、演出性の何れか一つを設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
4. 前記照射光生成手段は、前記第１照射光及び前記第２照射光のうちの少なくとも一方を映像光として設定し、
   前記被照射物体又は前記被照射物体以外に映像を投影した場合に当該映像が歪み無く見えるような歪み補正処理を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。

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