JP7219460B2 - 照明装置、照明方法および照明システム - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態の照明装置100の概略構成図である。この照明装置100は、撮像部に相当するビデオカメラ10およびプロジェクタ40を組み込んだ照明部本体20と、これをベース部52の上方に支えるスタンド51とを備える。ビデオカメラ10は、ベース部52上の資料等の載置スペースを撮像可能である。ビデオカメラ10は、いわゆる4K画像を撮像可能な解像度を有する。ビデオカメラ10は、ベース部52上の資料TXに自動的に焦点を合わせる自動焦点機構および撮像する画像の明るさを自動的に調整する自動絞り機構とを備える。更に、ビデオカメラ10は、撮像方向と倍率を制御する自由雲台15を有する。
C=(Lt-Lb)/Lb …(1)
ここで、Ltは視対象輝度、Lbは背景輝度である。これに光幕がかかると、対象のコントラストCは、次式(2)のコントラスC′に変化する。
C’={(Lt+Lv)-(Lb+Lv)}/(Lb+Lv)
=(Lt-Lb)/(Lb+Lv) …(2)
ここで、Lvは光幕による輝度である。式(1)(2)を比べれば分かるように、分母にLvが足された分だけ光幕輝度Lvが大きくなるほど、コントラストC’は、光幕輝度を考慮しない場合のコントラストCより小さくなる。つまり、水晶体などにより散乱が大きくなって、光幕輝度Lvが大きくなるほど、コントラストは低下し、使用者PSから見た視対象(ここでは資料TX)の明視性は低下する。
C=(Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin) …(3)
ここで、Lmaxは、縞模様の最大輝度であり、Lminは、縞模様の最小輝度である。このような縞模様の視対象に光幕がかかると、次の式で表されるように、式(2)と同様に、コントラストが低下して明視性が低下することがわかる。
C’=(Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin+Lv) …(4)
以降、視対象のコントラストには、式(1)の定義を用い、コントラスト感度には、式(3)の定義を用いる。
Lv=aE/θ2 …(5)
ここで、Eは目の位置での照度、θは光源と視対象との角度であり、aは係数である。係数aは、水晶体での散乱の強さに応じた値をとる。水晶体での散乱の強さは、上記の通り、水晶体の状態によるから、使用者PSにより相違する。従って、個人別視覚データベース36に使用者PS毎の係数a記憶しておき、使用者PS毎に光幕輝度Lvを計算して、眼光学神経モデルを求めるようにしてもよい。式(5)が示しているのは、同じ使用者PSであれば、光源からの光による使用者PSの眼の位置の照度が高く、また使用者PSが見ようとしている視対象と光源との角度が小さければ、光幕輝度Lvは大きくなるということである。資料TXが白地の用紙に黒で文字が印刷されているような場合、文字のない白地の部分は、照明の光が反射する光源として働くから、光幕輝度Lvは、微少な光源からの光により生じる光幕輝度を、使用者PSが注視している場所の周りの角度θについて積分して求めることができる。
L=1:読めない
L=2:読みにくい
L=3:多少読みにくいが読める
L=4:苦労せずに読める
L=5:読みやすい
L=6:非常に読み易い
グループ1:0.33~1.18(9名)
グループ2:1.19~1.40(20名)
グループ3:1.41~1.64(8名)
各グループについて、64条件のそれぞれについて、被験者の読み易さ評価を平均した。その結果、コントラスト感度により分類した3つのグループのそれぞれにおいて、文字の大きさについて4条件、輝度コントラストについて4条件、背景輝度について4条件、を組み合わせた64条件の各条件について、読み易さ評価の平均値が得られた。文字の輝度コントラストは、式(1)により定義する。
1)50パーセンタイル値の抽出
コントラスト感度が異なる各グループに分類された被験者(グループン・9名、グループ2・20名、グループ3・8名)のデータについて、4つの文字の大きさのそれぞれについて、4つの背景輝度のそれぞれについて、4つの輝度コントラストのそれぞれについて、読み易さの評価の50パーセンタイル値を求めた。具体的には、横軸に1から6までの評価値を取り、縦軸には、各評価値を選んだ被験者の累積割合(%)を取った。その累積割合は、評価値1から徐々に増加する確率曲線を描く。その確率曲線の回帰式を求め、その回帰式を用いて50パーセンタイル値(3グループ×64条件)を読み取った。
C=(Lb-Lt)/Lb …(6)
背景輝度Lbは、紙(白色)の部分の輝度、視標輝度Ltは、紙に印刷された文字(黒色)の部分の輝度である(共に単位は、カンデラcd/m2 )。輝度は輝度計を用いて測定した。なお、14ポイントの文字のように紙面での面積が小さい部分については、二次元輝度計を用いて測定しても良いし、同じ濃度のインクで輝度計が計測できる程度の面積を塗りつぶし、その部分の輝度を測定して、視標輝度Ltとしても差し支えない。
[1]照明装置100の使用者PSの眼光学神経モデルを、個人別視覚データベース36に記憶しておき、使用者PSに応じて、適用する。使用者PSの判別は、使用者PSの顔認識や、使用者PSによる視覚データ入力・選択部による入力、IDカードによる判別など、種々の手法を用いることができる。
[2]予め複数の眼光学神経モデルを用意しておき、このうちから、使用者PSの眼光学神経モデルに近いものを、視覚データ入力・選択部60を用いて、使用者PSに選択させて用いる。
[3]眼光学神経モデルを利用しない。この場合は、入力画像Vinをそのまま出力する。
付加画像処理には、以下の処理が含まれる。
(1)ビデオカメラ10で撮像した画像を解析し、撮像画像が静止していない、つまり資料TXが移動していると判定した場合には、撮像した画像を、資料TXが移動していない場合よりも少なくとも輝度コントラストを緩和した画像として生成する処理。こうすれば、資料TXを動かしているときには、プロジェクタ40が投影する画像は、これに追従するが、その際の輝度コントラストを低くしているので、使用者PSにとって動いて表示される資料TXの見え方が輝度コントラストの低いものとなり、不快感が緩和される。輝度コントラストの緩和には、プロジェクタ40による照明をオフにすることや、プロジェクタ40の輝度を低下すること、あるいはプロジェクタ40が表示する画像をビデオカメラ10が撮像した画像とは関係がない一様な明るさの画像にすること、等が含まれる。
次に第2実施形態について説明する。図10は、第2実施形態を示す概略構成図である。第2実施形態では、統合コントローラ200を設け、第1実施形態で説明した照明装置100と、部屋など環境全体を照明する照明装置とを制御する照明システムを構成している。統合コントローラ200は、照明装置100と天井240に取り付けられたプロジェクタ210とを制御する。天井240には、通常の照明器具250,260も設けられている。照明装置100のプロジェクタとプロジェクタ210とは、異なる照明範囲を照明する。
(a)上記実施形態では、明視モデルとして、使用者個人の読み易さの特性(図4参照)を用いたが、この特性には、文字の大きさのパラメータは含まないものとし、データの容量を低減している。これに対して、明視モデルに、文字の大きさを含ませ、例えば文字の大きさ別の特性データとして明視モデルを備えるものとしてもよい。この場合、ビデオカメラで撮像した画像を解析して文字の大きさを認識し、文字の大きさ毎に用意された読み易さレベルを示す特性を用いて、プロジェクタが投影する画像の背景輝度(文字以外の部分の輝度)と輝度コントラストとを決定するようにすればよい。使用者にとっての文字の大きさは、使用者と資料との距離により変化するので、ビデオカメラで資料と使用者とを撮像し、両者の距離を推定して、使用者にとっての文字の大きさを決定し、文字の大きさ別の特性データを参照するものとすればよい。もとより、資料TXと使用者PSとの距離が固定であれば、認識した文字の大きさに応じて読み易さのモデルを選択するものとしてもよい。
Claims (11)
- 視対象を照らす照明装置であって、
視対象を撮像する撮像部と、
文字を含む視対象の認識のし易さと前記視対象である文字の少なくとも明るさとコントラストとの関係を反映した明視モデルを記憶する記憶部と、
前記撮像された前記視対象の撮像画像に対応した投影画像を前記視対象に投影し、前記視対象に前記投影画像を重畳するプロジェクタと、
前記視対象の撮像画像から、前記視対象である文字の少なくとも前記明るさと前記コントラストとを認識し、前記視対象の明視性を所望の範囲とするように、前記明視モデルを用いて前記撮像画像から前記投影画像を生成する画像生成部と
を備えた照明装置。 - 請求項1記載の照明装置であって、
前記明視モデルは、前記視対象である文字の大きさと明るさとコントラストとの関係を反映したモデルであり、コントラスト感度が一定の範囲に含まれる被験者を用いて実験的に得られたモデルである照明装置。 - 請求項1または請求項2に記載の照明装置であって、
前記明視モデルは、当該照明装置を用いる使用者が属する視覚特性のグループ毎に予め構築されたモデルである照明装置。 - 請求項3に記載の照明装置であって、
前記使用者の視覚特性を判定するための画像を、明るさとコントラストとが相違する複数の態様で表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記複数の態様の画像の少なくとも1つを、前記使用者が選択することにより、前記使用者が属する視覚特性のグループを特定するグループ特定部と
を備えた照明装置。 - 請求項1または請求項2に記載の照明装置であって、
前記明視モデルは、当該照明装置を用いる使用者毎に予め用意されたモデルである照明装置。 - 前記画像生成部は、前記視対象の撮像画像に基づいて、前記視対象が移動していると判定した場合には、前記投影画像を、前記視対象が移動していない場合よりも少なくともコントラストを緩和した画像として生成する
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の照明装置。 - 前記画像生成部は、前記撮像画像に含まれるエッジに対してアンチエイリアス処理を施して、前記投影画像を生成する、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の照明装置。
- 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の照明装置であって、
前記撮像部と前記プロジェクタとを組み込んだ頭部と、
前記頭部を支持するスタンド部と
を備え、
前記スタンド部が載置される平面上の所定の範囲であって、前記視対象が置かれ得る範囲を前記撮像部により撮像すると共に、前記所定の範囲に置かれた前記視対象に対して、前記生成された投影画像を前記プロジェクタによって重畳する
照明装置。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の照明装置であって、
使用者が視認している視対象上の位置を特定する視認位置特定部を備え、
前記画像生成部は、前記特定された前記視対象上の位置の撮像画像から、前記投影画像を生成する
照明装置。 - 視対象を照らす照明方法であって、
視対象を撮像し、
文字を含む視対象の認識のし易さと前記視対象である文字の少なくとも明るさとコントラストとの関係を反映した明視モデルを予め記憶し、
前記視対象の撮像画像から、前記視対象である文字の少なくとも明るさとコントラストとを認識し、前記視対象の明視性を所望の範囲とするように、前記明視モデルを用いて前記撮像画像から投影画像を生成し、
前記投影画像を、プロジェクタを用いて前記視対象に投影することで、前記視対象に前記投影画像を重畳する
照明方法。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の照明装置である第1の照明装置と、前記第1の照明装置とは別に設けられプロジェクタを用いて所定の範囲を照明する第2の照明装置とを備えた照明システムであって、
前記第2の照明装置は、
前記第1の照明装置が照明する範囲とは異なり、かつ前記第1の照明装置の照明範囲より広い範囲を照明し、
前記照明する範囲を撮像した照明範囲画像を解析して、前記照明範囲画像のエッジを強調するエッジ強調画像を生成し、前記エッジ強調画像を当該第2の照明装置の前記プロジェクタにより投影し、前記照明範囲に前記エッジ強調画像を重畳する
照明システム。
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