JP7475539B1 - 照明制御システム - Google Patents

Abstract

照明制御システム（１００）は、画像光（６１）を被照射面（５１）に対して斜め方向に照射する照明装置（１０ｅ）と、被照射面（５１）で反射した画像光（６１）の光強度及び波長が関連付けられた光学データが格納された記憶部（１０ａ）と、照明装置（１０ｅ）によって照射される被照射面（５１）の特性を特定する特定部（１０ｂ）と、ユーザ（２１）の目の位置を推定する推定部（１０ｃ）と、被照射面（５１）の特性及び推定部（１０ｃ）によって推定された結果に基づいて、照明装置（１０ｅ）から出る画像光（６１）の光強度又は波長を制御する制御部（１０ｄ）とを有する。

Description

本開示は、照明制御システムに関する。

近年、移動型ロボットの普及に伴い、移動型ロボットと人（ユーザ）とが混在する空間において、ユーザへの注意喚起などの、移動型ロボットの利用が重要となっている。例えば、移動型ロボットに搭載された照明装置を利用して、ユーザへ注意喚起を行う際に、照明装置によって照射される光のコントラストが、外光の影響により低下するという課題がある。そのため、ロボットに搭載された映像投影手段により、被照射面に投影される画像の、明るさ又はコントラストを調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－３１３２９１号公報（段落００１１、図１）

しかしながら、従来の技術では、移動型ロボットに搭載された映像投影手段から被照射面に斜めに照射された光をユーザが観察する際におけるユーザの目線の位置を考慮しておらず、ユーザにとっての視認性を高める照射が困難であるという課題がある。

本開示の目的は、上記の課題を解決するものであり、ユーザにとっての視認性を高める照明制御システムを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る照明制御システムは、
被照射面に対して照射して画像を結像する移動可能な移動可能照明装置とユーザとが共存する空間で、前記被照射面に対する前記移動可能照明装置の照明を制御して前記ユーザに注意喚起を行う照明制御システムにおいて、
前記移動可能照明装置に配置してあり、前記被照射面を撮像する第１撮像装置と、
前記ユーザに配置してあり、前記ユーザの目の位置を示す第２撮像装置と、
前記第１撮像装置の撮像内容に基づいて前記被照射面の特性を特定する特定部と、
前記第２撮像装置によって取得された画像を用いて前記ユーザの目の位置を推定する推定部と、
前記特定部が特定した前記特性及び前記ユーザに配置した前記第２撮像装置によって取得された前記画像を用いて前記推定部が推定した前記目の位置に基づいて、前記移動可能照明装置による照射の光強度又は波長を制御する制御部と
を備える
ことを特徴とする。

本開示によれば、ユーザにとっての視認性を高める照明制御システムを提供することができる。

実施の形態１に係る照明制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。 照明制御システムの動作の一例を示す図である。 主制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。 主制御部のハードウェア構成の他の例を示す図である。 照明装置の構成を概略的に示す断面図である。 画像光形成部の構造を概略的に示す正面図である。 照明装置からの入射光の入射角度と出射光の出射角度とを示す図である。 実施の形態３における照明制御システムの動作の一例を示す図である。 マスクデータを作成する方法の一例を示すフローチャートである。 マスク処理の一工程を示す図である。 マスク処理の他の工程を示す図である。 マスク処理の他の工程を示す図である。 マスク処理の他の工程を示す図である。 マスク処理の他の工程を示す図である。 マスク処理によって得られる画像を示す図である。 実施の形態３における画像光を制御する工程の一例を示すフローチャートである。 可動範囲マップの一例を示す図である。 床面マップの一例を示す図である。 照明マップの一例を示す図である。 外光マップの一例を示す図である。

＜座標の設定＞
本実施の形態では、説明を容易にするために、以下に示す図においてＸＹＺ座標を用いる。＋Ｙ方向は高さ方向を示し、Ｚ軸方向は、例えば、移動型ロボット又はユーザが進行する方向を示す。Ｘ軸中心の右回りの回転は＋ＲＸで示され、Ｙ軸中心の右回りの回転は＋ＲＹで示され、Ｚ軸中心の右回りの回転は＋ＲＺで示される。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る照明制御システム１００の構成を概略的に示すブロック図である。
図２は、照明制御システム１００の動作の一例を示す図である。
照明制御システム１００は、記憶部１０ａと、特定部１０ｂと、推定部１０ｃと、制御部１０ｄと、照明装置１０ｅとを有する。照明制御システム１００は、例えば、移動型ロボット１１に搭載される。照明制御システム１００は、撮像装置４１ａをさらに有してもよい。

＜記憶部１０ａ＞
記憶部１０ａは、例えば、揮発性メモリ又は不揮発性メモリである。記憶部１０ａは、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの両方によって構成されていてもよい。

図２に示される例では、照明装置１０ｅ及び撮像装置４１ａ（第１の撮像装置とも称する）が移動型ロボット１１に搭載されており、撮像装置４１ａによって撮影されたデータが記憶部１０ａに格納される。これにより、記憶部１０ａにデータベースが構築される。

記憶部１０ａには、撮像装置４１ｂによって取得された、様々な被照射面５１から入射した画像光の光学特性が予め格納されている。撮像装置４１ｂは、例えば、被照射面５１で反射して撮像装置４１ｂに入射する画像光の光量（具体的には、光強度）及び色（具体的には、波長）などのデータを取得する。

移動型ロボット１１に搭載された撮像装置４１ａとは異なる撮像装置４１ｂ（第２の撮像装置とも称する）によって取得されたデータが、記憶部１０ａに格納されてもよい。撮像装置４１ｂは、例えば、移動型ロボット１１と対向する位置に存在するユーザ２１の目の高さに相当する位置に設けられる。

＜特定部１０ｂ＞
特定部１０ｂは、照明装置１０ｅによって照射される被照射面５１の特性を特定する。例えば、特定部１０ｂは、移動型ロボット１１に搭載された撮像装置４１ａによって取得された被照射面５１の画像を用いて被照射面５１の特性を特定する。

特定部１０ｂは、被照射面５１の位置を示す位置情報を用いて被照射面５１の特性を特定してもよく、照明制御システム１００の外部から特定部１０ｂに入力された情報を用いて被照射面５１の特性を特定してもよく、複数の被照射面５１のデータを基に演算処理されたデータを用いて被照射面５１の特性を特定してもよい。

＜推定部１０ｃ＞
推定部１０ｃは、ユーザ２１の目の位置を推定する。ユーザ２１の目の位置は、例えば、床からユーザ２１の目までの距離である。ユーザ２１の目の位置は、移動型ロボット１１に搭載された撮像装置４１ａによって取得された画像を用いて推定されてもよい。この場合、撮像装置４１ａによって取得された画像が推定部１０ｃに送られ、推定部１０ｃがユーザ２１の目の位置を推定する。

ユーザ２１の目の位置は、ユーザ２１が存在する屋内に設置された別の撮像装置によって取得された画像を用いて推定されてもよい。

推定部１０ｃは、被照射面５１での反射した画像光の、ユーザ２１の目の位置における光強度及び波長を推定してもよい。推定部１０ｃは、照明装置１０ｅから出る画像光の出射角度、照明装置１０ｅの高さ、画像光の光強度、画像光の波長、及び被照射面５１の特性に基づいて、ユーザ２１の目の位置における光強度及び波長を推定してもよい。

さらに、移動型ロボット１１に搭載された測距装置を用いて移動型ロボット１１からユーザ２１までの距離を計測し、ユーザ２１の目の位置さと被照射面５１で反射した画像光の反射角度を推定し、ユーザ２１の目の位置における光強度及び波長を推定してもよい。この方法によれば、ユーザ２１の目の位置における光強度及び波長を高精度で推定することができる。

＜制御部１０ｄ＞
制御部１０ｄは、被照射面５１の特性及び推定部１０ｃによって推定された結果に基づいて、照明装置１０ｅから出る画像光６１の光強度又は波長を制御する。

制御部１０ｄは、画像光６１のデータ及び背景光（外光）のデータに基づいて照明装置１０ｅから出る画像光６１の光強度又は波長を制御してもよい。

制御部１０ｄは、ユーザ２１（第１のユーザとも称する）とは異なるユーザ（第２のユーザとも称する）を検知した場合、照明装置１０ｅからの照射を停止してもよい。例えば、移動型ロボット１１とユーザ２１の方向、図２ではＺ軸方向とは無関係な方向、例えば±Ｘ軸方向から別のユーザが移動型ロボット１１方向に近づくことを検知した際に、被照射面５１への画像光の照射を消灯してもよい。これにより、画像光の表示対象であるユーザ２１とは異なるユーザが画像光を認識することを避けることが可能となる。別のユーザの検知には屋内の撮像装置を用いてもよいし、移動型ロボット１１に人感センサを設置してもよい。

特定部１０ｂで被照射面５１の光学特性を特定することで、例えば、±Ｘ方向から別のユーザが移動型ロボット１１方向に近づくことを検知した場合でも、±Ｘ方向への画像光６１の反射光を別のユーザ（第２のユーザ）が認識できないと推定部１０ｃによって推定できる場合は、照明装置１０ｅの点灯を維持してもよい。

図３は、主制御部４２のハードウェア構成の一例を示す図である。
図４は、主制御部４２のハードウェア構成の他の例を示す図である。

特定部１０ｂ、推定部１０ｃ、及び制御部１０ｄは、例えば、主制御部４２で構成される。この場合、主制御部４２は、例えば、少なくとも１つのプロセッサ４２ａ及び少なくとも１つのメモリ４２ｂで構成される。図１に示される記憶部１０ａは、メモリ４２ｂでもよい。プロセッサ４２ａは、例えば、メモリ４２ｂに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。この場合、特定部１０ｂ、推定部１０ｃ、及び制御部１０ｄの機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとしてメモリ４２ｂに格納することができる。この構成により、主制御部４２の機能を実現するためのプログラムは、コンピュータによって実行される。

メモリ４２ｂは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性メモリ、不揮発性メモリ、又は揮発性メモリと不揮発性メモリとの組み合わせである。

主制御部４２は、複数のプロセッサ４２ａ及び複数のメモリ４２ｂを有してもよい。この場合、特定部１０ｂ、推定部１０ｃ、及び制御部１０ｄの機能は、これらの複数のプロセッサ４２ａ及び複数のメモリ４２ｂによって実現される。

主制御部４２は、単一回路及び複合回路などの専用のハードウェアとしての処理回路４２ｃで構成されてもよい。処理回路４２ｃは、例えば、システムＬＳＩである。この場合、特定部１０ｂ、推定部１０ｃ、及び制御部１０ｄの機能は、処理回路４２ｃで実現される。

＜照明装置１０ｅ＞
図５は、照明装置１０ｅの構成を概略的に示す断面図である。
照明装置１０ｅは、照明光学系３１ｂを有する。照明装置１０ｅは、例えば、プロジェクターのように動画を表示できる投射型表示装置でもよい。照明光学系３１ｂは、小型かつ省エネを実現可能とする。

＜照明光学系３１ｂ＞
照明光学系３１ｂは、光源１と、画像光形成部３と、投射光学部４とを有する。

＜光源１＞
光源１は、光Ｌ１を発する固体光源である。光源１は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）である。光源１の発光面から出た光Ｌ１は、拡散光として画像光形成部３に入射する。なお、光源１の発光面から出た光Ｌ１は、±ＲＸ方向の発散角度が±６０度（１／２ビーム角：１２０度）より小さい指向性のある光でも良い。

光源１は、例えば、平面に塗布された蛍光体に、中心波長が４４８ｎｍである励起用のレーザ光を照射することによって当該蛍光体を透過したレーザ光及び励起された蛍光光を混合した光を発する光源であってもよい。

光源１は、蛍光光のみを発する光源であってもよい。

光源１は、レーザダイオードのみによって構成されていてもよい。この場合、光源１の発光面のサイズは小さい。そのため、発光面のサイズを大きくする四角柱状のロッドレンズ又はライトパイプが、光源１と画像光形成部３との間に配置されていてもよい。

蛍光体に入射するレーザ光の領域が狭い場合も同様に、ロッドレンズ又はライトパイプが光源１と画像光形成部３との間に配置されていてもよい。

ＬＥＤ光源の場合でも、画像光形状の形成および光強度の均一化のため、ロッドレンズ又はライトパイプが光源１と画像光形成部３との間に配置されていてもよい。その場合、図６に示す画像光形成領域３ａ２、３ｂ２、３ｃ２よりロッドレンズ又はライトパイプの出射面のサイズが大きいことが好ましい。

＜画像光形成部３＞
図６は、画像光形成部３の構造を概略的に示す正面図である。
画像光形成部３は、光源１と投射光学部４との間に配置されている。画像光形成部３は、光源１から出た光Ｌ１を画像光に変更して投射光学部４に向けて出射する。画像光形成部３は、回転可能に支持されている。画像光形成部３は、例えば、回転駆動部（例えば、モータ）から伝達された回転駆動力によって回転する。画像光形成部３は、例えば、＋ＲＺ方向に回転する。画像光形成部３は、－ＲＺ方向に回転してもよい。

図６に示される例では、＋Ｚ軸方向に見たときの画像光形成部３の構造が示されている。画像光形成部３の回転中心軸Ｒａは、光軸Ｃ１と同軸上には位置していない。

図６に示されるように、画像光形成部３は、＋ＲＺ方向に分割された複数のセグメント（図６では、セグメント３ａ、セグメント３ｂ、及びセグメント３ｃ）を有する。図６に示される例では、画像光形成部３は、３個のセグメントに分割されている。

３個のセグメント３ａ、３ｂ、３ｃは、それぞれ画像光形成領域３ａ２、３ｂ２、３ｃ２を含む。画像光形成部３は、回転動作に伴って、複数の種類（図６に示される例では、３種類）の画像のうちの１種類の画像を形成する画像光を形成することができる。

具体的には、光軸Ｃ１と重なるセグメント３ａ、３ｂ、３ｃを通過した光Ｌ１が、画像光６１に変換される。画像光形成部３は遮光領域３ａ１、３ｂ１、３ｃ１を有し、遮光領域３ａ１、３ｂ１、３ｃ１に到達した光Ｌ１は＋Ｚ方向に進行しない。

光軸Ｃ１上に画像光形成領域３ａ２、３ｂ２、又は３ｃ２のいずれかが対向しているとき、光Ｌ１が対応する画像光形成領域３ａ２、３ｂ２、又は３ｃ２を通過し、＋Ｚ方向に進行し、投射光学部４に到達する。

照明装置１０ｅを小型にするためには、投射光学部４を少ない枚数の光学素子（投射レンズ）で構成することが好ましく、投射光学部４の被照射面５１上の結像性能を考慮すると、画像光６１によって形成される画像は文字又は記号などの簡易なパターンが好ましいが、画像光６１によって形成される画像は文字又は記号に限定されない。なお、図６では、投射光学部４の光学素子が１枚の構成を示している。

画像光形成領域３ａ２、３ｂ２、３ｃ２の形状は、斜め投射の際に生じるひずみ（例えば、台形ひずみ）を補正する形状でもよい。

図６に示される中心角度β１、β２、β３の各々は、例えば、１２０度である。セグメント数に応じて中心角度は変更できる。光軸Ｃ１を画像光形成領域３ａ２、３ｂ２，３ｃ２が通過するタイミングを検知できさえすれば、中心角度β１、β２、β３は互いに異なる角度であってもよい。回転角度のステップを予め決定しておいてもよい。

＜投射光学部４＞
投射光学部４は、例えば、投射レンズなどの光学素子である。投射光学部４は、画像光形成部３から出た画像光を被照射面５１に対して斜め方向に照射する。投射光学部４は、例えば、画像光形成部３によって形成された画像光６１の投射パターンを形成する。投射光学部４は、画像光形成部３によって形成された画像光６１を被照射面５１に結像する機能を有する。

投射光学部４は、ぼかしが生じた投射パターンを被照射面５１に照射してもよい。投射光学部４は、反射ミラー又は反射ミラーとレンズとの組み合わせによって構成されていてもよい。

＜データベース＞
被照射面５１の特性、特定の位置、並びにその特定の位置において検出された、被照射面５１で反射した画像光の光強度及び波長が関連付けられた光学データは、記憶部１０ａに格納される。これにより、記憶部１０ａにデータベースが構築される。

図２において、照明装置１０ｅの被照射面５１への出射条件（例えば、画像光６１の入射角度、照射距離、設置高さ等）が固定される場合、撮像装置４１ａ及び撮像装置４１ｂによって取得される光強度及び波長が光学データとして記憶部１０ａに格納されてもよい。

撮像装置４１ｂのＹ軸方向における高さを変化させて撮像装置４１ｂによって取得された高さ方向のデータが記憶部１０ａに格納されてもよい。これにより、ユーザ２１の身長、移動型ロボット１１とユーザ２１との距離を考慮することが可能となる。このように、一対の撮像装置４１ａ、４１ｂによって取得される光強度及び波長が記憶部１０ａに格納されてもよい。

照明装置１０ｅの被照射面５１への出射条件（入射角度、照射距離、設置高さ等）、撮像装置４１ａ及び撮像装置４１ｂの配置条件などの条件を適宜変更して光学データを作成してもよい。

図７は、照明装置１０ｅからの入射光Ｌｉ（すなわち、画像光６１）の入射角度αｉと出射光Ｌｏの出射角度αｏとを示す図である。
図７に示されるように、移動型ロボット１１に搭載される照明装置１０ｅの出射条件（入射角度、照射距離、設置高さ等）及びユーザ２１の目の位置を考慮してデータベースを作成するために、例えば、入射角度αｉ毎（－８０度から－５度）の入射光Ｌｉに対する出射光Ｌｏの出射角度αｏ毎（－８０度から８０度）の光強度及び波長に対する反射率を光学データとして取得してもよい。

被照射面５１の特性を取得する場合、入射光Ｌｉは必ずしも照明装置１０ｅからの光である必要はない。移動型ロボット１１に搭載された撮像装置４１ａによって取得されたデータに基づいて被照射面５１の特性を特定する場合、例えば、出射角度αｏ（－８０度から０度）のデータを取得することが望ましい。

被照射面５１の特性は、例えば、反射率、散乱度、光沢度、又は色である。被照射面５１の材質は、タイル又は布でもよい。被照射面５１の材質が既知である場合、複数の既知の材質を記憶部１０ａに格納することにより、被照射面５１の特性を容易に特定することができる。すなわち、撮像装置４１ａによって取得されたデータに基づく演算処理が不要となり、被照射面５１の特性を容易に特定することができる。

基準面（例えば、完全散乱白色面）のデータを取得することにより、入射光Ｌｉの光源色（白色は、３０００Ｋ、５０００Ｋ等、光源に依存する）の影響を除外することが可能となる。

光源１の各波長の光強度と被照射面５１の各波長の反射率とを乗じて得られる光強度が反射光の各波長の光強度である。光源１の分光分布（各波長の光強度）と被照射面５１の各波長の反射率を乗じて得られる光がユーザ２１の目に入る。したがって、基準面のデータを用いて各波長の光強度を正規化することにより、被照射面５１の各波長の相対反射率を算出することが可能となる。ここで、基準面が１００％反射率である場合、被照射面５１の各波長の絶対反射率を算出することが可能となる。つまり、照明装置１０ｅの基準面のデータを記憶部１０ａに格納することで、異なる光源色で作成したデータベースを照明装置１０ｅのデータベースに変換することが可能となる。言い換えると、照明装置１０ｅの基準面のデータを異なる光源色の基準面のデータで正規化することで、各波長の反射率の補正係数を算出することが可能となる。

＜実施の形態１の利点＞
実施の形態１によれば、制御部１０ｄは、被照射面５１の特性及び推定部１０ｃによって推定された結果に基づいて、照明装置１０ｅから出る画像光６１の光強度又は波長を制御する。これにより、ユーザにとっての視認性を高める照明制御システム１００を提供することができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、記憶部１０ａに格納されるデータ及び制御部１０ｄが実施の形態１と異なる。実施の形態２におけるその他の構成は、実施の形態１と同じである。

＜データベース＞
記憶部１０ａには、実施の形態１で説明したデータ以外に、記号、文字、又は簡易なパターンで形成される、画像光の形状に関する情報（パターンごとのマスクデータなどのデータ含む）が格納されてもよい。

＜マスクデータの作成＞
図８は、実施の形態２における照明制御システム１００の動作の一例を示す図である。
図９は、マスクデータを作成する方法の一例を示すフローチャートである。
実施の形態２では、例えば、照明装置１０ｅの起動時に照明装置１０ｅから照射される画像光６１のマスクデータを作成する。

ステップＳ２１では、照明装置１０ｅが光を照射していない状態で、撮像装置４１ａは、被照射面５１上の背景光（具体的には、外光）の画像を取得する。

ステップＳ２２では、照明装置１０ｅは、画像光６１を被照射面５１に照射し、撮像装置４１ａは、照明装置１０ｅによって被照射面５１に投影された画像（背景光と画像光６１を合わせた画像）を取得する。すなわち、撮像装置４１ａは、画像光６１によって被照射面５１に形成された画像を取得する。この場合、画像光６１によって被照射面５１に形成される画像は、例えば、記号、文字、又はパターンを示す画像である。

ステップＳ２３では、制御部１０は、撮像装置４１ａによって取得された画像（背景光の画像および背景光と画像光６１を合わせた画像）を取得し、差分計算、二値化、及び境界部抽出等の画像処理（例えば、マスク処理）を行う。

ステップＳ２４では、パターンごとにマスクデータ（画像領域、背景領域、境界領域）を記憶部１０ａに格納する。パターンは、例えば、図６に示される画像光形成領域３ａ２、３ｂ２、３ｃ２である。

マスク処理の一例を説明する。
図１０から図１５は、マスク処理の工程を示す図である。
差分計算が行われる際、照明装置１０ｅは画像光６１を被照射面５１に照射し、撮像装置４１ａが画像６１Ａを取得する（図１０）。

次に、照明装置１０ｅが画像光６１を照射しない状態で、撮像装置４１ａが被照射面５１の背景光（具体的には、外光）によって形成された画像６１Ｂを取得する（図１１）。図１２に示されるように、画像６１Ａと画像６１Ｂとの差分をとることで差分画像６１Ｃを算出する。

図１３に示されるように差分画像６１Ｃを二値化した後、図１４に示されるように画像領域６１Ｄ（第１の画像領域とも称する）と背景領域６１Ｅ（第２の画像領域とも称する）との間の領域を抽出し、図１５に示されるように画像領域６１Ｄ、背景領域６１Ｅ、及び分離領域６１Ｆ（境界領域とも称する）の３つの領域に分割する。以上の処理により、マスク処理が完了する。
なお、マスク化を行う際は、二値化は必須ではなく、境界領域に対して段階的に重みづけを行ってもよい。つまり、画像領域６１Ｄ、背景領域６１Ｅ、分離領域６１Ｆの３つの領域に分割すればマスク化方法は限られない。
なお、高精度に制御を行うため、３つの領域に分割しているが、精度が許容される場合は、画像領域と背景領域のみを分割、つまり２つの領域の分割でもよい。これにより、制御が容易となる利点がある。

＜制御部１０ｄ＞
実施の形態２では、制御部１０ｄは、予め取得した画像（例えば、パターンを含む画像６１Ａおよび背景光によって形成された画像６１Ｂ）を用いてマスク処理を行い、マスク処理によって得られたデータを使用して、照明装置１０ｅから出る光の光強度を制御する。具体的には、制御部１０ｄは、画像領域６１Ｄによって形成される第１の画像領域の光強度と第１の画像領域の周囲に第１の画像領域とは異なる第２の画像領域を形成する背景領域６１Ｅの光強度を比較し、画像領域６１Ｄの光強度が背景領域６１Ｅの光強度より大きくなるように照明装置１０ｅから照射される画像光６１の光強度を制御する。

図１６は、実施の形態２における制御部１０ｄにおける処理の一例を示すフローチャートである。
図１６に示される処理は、例えば、移動型ロボット１１が走行しながら行われる。
ステップＳ２５では、制御部１０ｄは、被照射面５１に形成された画像を取得する。

ステップＳ２６では、制御部１０ｄは、画像光６１のパターンに対応するマスクデータを用いて、取得した画像を画像領域６１Ｄ、背景領域６１Ｅ、及び分離領域６１Ｆの３つの領域に分離する。画像領域６１Ｄの結像性能、照明装置１０ｅの振動による画像ブレ等の影響を避けるため、分離領域６１Ｆを設ける。これにより、画像領域６１Ｄと背景領域６１Ｅとを明確に分離することが可能となる。

ステップＳ２７では、制御部１０ｄは、画像領域６１Ｄのデータ、背景領域６１Ｅのデータ、及び撮像装置４１ａによって取得されたデータを用いて、画像領域６１Ｄの光強度及び背景領域６１Ｅの光強度を算出する。

ステップＳ２８では、制御部１０ｄは、第１の画像領域を形成する画像領域６１Ｄの光強度が第２の画像領域を形成する背景領域６１Ｅの光強度よりも大きくなるように照明装置１０ｅを制御する。例えば、制御部１０ｄは、画像領域６１Ｄの光強度と背景領域６１Ｅの光強度との関係が予め設定された目標値に近づくように照明装置１０ｅから照射される画像光６１の光強度を制御する。目標値を、画像領域６１Ｄの光強度が背景領域６１Ｅの光強度の２倍以上の値に設定した場合、制御部１０ｄは、画像領域６１Ｄの光強度が背景領域６１Ｅの光強度の２倍以上となるように画像光６１の光強度を制御する。

ステップＳ２５からステップＳ２８までの処理は、繰り返し行われてもよい。

被照射面５１に照射される画像領域６１Ｄの面積に対して背景領域６１Ｅの面積は、０．５倍以上であることが好ましい。これにより、計算領域を絞ることが可能となり計算速度を速くすることができる。その結果、コントラストを上げることができ、画像光６１を強調することができる。

以上に説明したように、実施の形態２によれば、制御部１０ｄは、画像領域６１Ｄによって形成される第１の画像領域の光強度と第１の画像領域の周囲に第１の画像領域とは異なる第２の画像領域を形成する背景領域６１Ｅの光強度を比較し、画像領域６１Ｄの光強度が背景領域６１Ｅの光強度より大きくなるように照明装置１０ｅから照射される画像光６１の光強度を制御する。

例えば、画像領域６１Ｄ、背景領域６１Ｅ、及び分離領域６１Ｆの３つの領域に分離し、分離領域６１Ｆを計算から除外することにより、精度高くコントラスト比率を算出することが可能となる。その結果、画像光６１を強調することができ、ユーザ２１にとっての第１の画像の視認性を高めることができる。また、画像領域６１Ｄの結像性能、照明装置１０ｅの振動による画像ブレ等の影響により、算出したコントラスト比率の精度が低下することを抑制する効果が得られる。

制御部１０ｄは、第１の画像領域を形成する画像領域６１Ｄの光強度が第２の画像領域を形成する背景領域６１Ｅの光強度よりも大きくなるように照明装置１０ｅを制御することが好ましい。これにより、ユーザ２１にとっての第１の画像領域の視認性をより高めることができる。

例えば、制御部１０ｄは、画像領域６１Ｄの光強度が背景領域６１Ｅの光強度の２倍以上となるように画像光６１の光強度を制御することが好ましい。これにより、ユーザ２１にとっての第１の画像領域の視認性をより高めることができる。

なお、本実施の形態では、制御速度を速めるため、予め取得した画像（例えば、パターンを含む画像６１Ａおよび背景光によって形成された画像６１Ｂ）を用いてマスク処理を行っているが、リアルタイムで画像処理を行ってもよい。
例えば、移動型ロボット１１に搭載した撮像装置４１ａあるいは、移動型ロボット１１が移動する屋内の天井又は壁面に設置された撮像装置により、画像光が照射された状態で第１の画像領域を取得し、画像光が照射されていない状態で、第１の画像領域の周囲に形成された第２の画像領域とを取得し、制御部１０ｄは、第１の画像領域と第２の画像領域との間に第１の画像領域と第２の画像領域とを分離する分離領域が形成されるように画像処理を行ってもよい。
これにより、精度高くコントラスト比率を算出することが可能となる。
なお、この分離機能は、図１に示す構成に限らず。記憶部、特性部、推定部を備えないシステムに適用しても良く、斜め投射でない場合でも適用しても良い。適用先のシステムは特に限定されず、精度高くコントラスト比率を算出する用途であればよい。その場合は、撮像装置は上記に限定されず、システムに対象となる領域の撮像画像を入力できれば良い。

実施の形態３．
実施の形態３では、記憶部１０ａに格納されるデータが実施の形態１と異なる。実施の形態３におけるその他の構成は、実施の形態１と同じである。

記憶部１０ａには、移動型ロボット１１が移動する屋内の情報に関する屋内情報データベースが構築されている。屋内情報データベースは、例えば、可動範囲マップ８１、床面マップ８２、照明マップ８３、及び外光マップ８４から構成される。制御部１０ｄは、屋内情報データベースを用いて画像光（具体的には、ユーザ２１の目の位置における、被照射面５１での反射光の光強度及び波長）を適切に制御する。

図１６は、実施の形態３における画像光を制御する工程の一例を示すフローチャートである。
＜可動範囲マップ８１＞
図１７は、可動範囲マップ８１の一例を示す図である。
可動範囲マップ８１は、移動型ロボット１１が移動可能な範囲を示すデータである。具体的には、可動範囲マップ８１は、屋内の床面、障害物などの屋内の状況を考慮して移動型ロボット１１が移動可能な範囲を示すデータである。可動範囲マップ８１は、移動可能領域８１ａと移動不可能領域８１ｂとに分類されており、これらの領域を示すデータによって構成されている。

＜床面マップ８２＞
図１８は、床面マップ８２の一例を示す図である。
床面マップ８２は、移動可能領域８１ａに対応する床面の光学特性又は移動可能領域８１ａに対応する床面（すなわち、被照射面５１）の材料の種類を示すデータである。したがって、床面マップ８２は、可動範囲マップ８１と関連付けられている。

図１８に示される例では、データ「Ｃ１」はカーペット（第１のカーペット）を示し、データ「Ｃ２」は他のカーペット（第１のカーペットとは異なる第２のカーペット）を示し、データ「ＰＴ」はＰタイルを示す。これらのデータ「Ｃ１」、「Ｃ２」、「ＰＴ」の光学特性は、記憶部１０ａに予め格納されている。これらのデータ「Ｃ１」、「Ｃ２」、「ＰＴ」の光学特性は、例えば、移動型ロボット１１の位置情報又は移動経路情報に基づいて、特定部１０ｂによって特定される。移動型ロボット１１の移動経路情報は、例えば、決められた時間帯に特定の場所を走行するように定められた移動経路を示す情報であり、記憶部１０ａに予め格納されている。なお、移動型ロボット１１の移動経路情報は、動作前の任意に設定された移動経路を示す情報でもよい。

＜照明マップ８３＞
図１９は、照明マップ８３の一例を示す図である。
照明マップ８３は、移動可能領域８１ａに対応する照明器具の位置（例えば、天井の位置）を示すデータである。したがって、照明マップ８３は、可動範囲マップ８１と関連付けられている。例えば、移動可能領域８１ａごとに照明器具の種類を示す照明マップ８３が記憶部１０ａに格納されている。

図１９に示される例では、データ「ＦＬ」は蛍光灯（昼白色）を示し、データ「ＤＬ」はダウンライト（電球色）を示す。これらのデータ「ＦＬ」、「ＤＬ」のように、照明器具の種類、光源色などのデータが記憶部１０ａに予め格納されている。

記憶部１０ａに予め格納された床面上の照度と照明器具の位置及び被照射面５１の特性とを用いてユーザ２１の目の位置における光強度を推定してもよい。これにより、移動型ロボット１１に搭載された撮像装置４１ａ又は屋内に設置された撮像装置４１ｂを用いて背景光の影響を推定する必要がなくなる。

色の場合、光強度と同様に、可動範囲マップ８１に対応する床面での反射光の色分布を複数の視点で記憶部１０ａに格納してもよい。例えば、反射光の色分布を、ユーザ２１の目の位置、ユーザ２１の目線を考慮して記憶部１０ａに格納してもよい。

床面（すなわち、被照射面５１）の色度又は色情報を記憶部１０ａに予め格納し、照明マップ８３の照明器具の位置、光源色、被照射面５１の特性を用いてユーザ２１の目の位置における色を推定してもよい。

＜外光マップ８４＞
図２０は、外光マップ８４の一例を示す図である。
外光マップ８４は、外光が入る移動可能領域８１ａにおける反射光の強度分布を示すデータである。したがって、外光マップ８４は、可動範囲マップ８１と関連付けられている。反射光の強度分布は、例えば、外光が入る領域における、天候情報、季節などの条件に応じた太陽高度の推定値に対応する。反射光の強度分布は、例えば、ユーザ２１の目の位置、ユーザ２１の目線を考慮して記憶部１０ａに格納してもよい。

記憶部１０ａに予め格納された床面上の照度と外光の入射角度及び被照射面５１の特性とを用いてユーザ２１の目の位置における光強度を推定してもよい。

色の場合、光強度と同様に、可動範囲マップ８１に対応する床面での反射光の色分布を複数の視点で記憶部１０ａに格納してもよい。例えば、反射光の色分布を、ユーザ２１の目の位置、ユーザ２１の目線を考慮して記憶部１０ａに格納してもよい。

床面（すなわち、被照射面５１）の色度又は色情報を記憶部１０ａに予め格納し、照明マップ８３の照明器具の位置、光源色、被照射面５１の特性を用いてユーザ２１の目の位置における色を推定してもよい。

図２０に示される例では、図２０の上側（例えば、北側）から外光が屋内に入る場合の、データ「Ｎ１」で示される領域の光強度及びデータ「Ｎ２」で示される領域の光強度が記憶部１０ａに予め格納されている。ブラインドの開閉状態を記憶部１０ａに予め格納してもよい。これにより、ブラインドの開閉情報を用いて、外光の影響を推定することが可能となる。

以上に説明したように、実施の形態３によれば、可動範囲マップ８１、床面マップ８２、照明マップ８３、及び外光マップ８４が記憶部１０ａに予め格納されている。したがって、これらのデータを用いることにより、移動型ロボット１１の位置、移動経路などの情報に基づいて、被照射面５１の特性の特定、ユーザ２１の目の位置における光強度及び波長の推定を行うことができる。すなわち、撮像装置４１ａを用いることなく、例えば、ユーザ２１の目の位置を、ユーザ２１が存在する屋内に設置された別の撮像装置によって取得された画像を用いて推定することにより、画像光（すなわち、ユーザ２１の目の位置における、被照射面５１での反射光）の光強度及び波長を適切に制御することができる。その結果、ユーザ２１にとっての視認性を高めることができる。

移動型ロボット１１が可動範囲マップ８１の移動可能領域８１ａを走行している際に、撮像装置４１ａによって取得される背景光と被照射面５１の特性を記憶部１０ａに格納してもよい。

記憶部１０ａに格納されるデータは、人工知能を用いて生成されたデータでもよい。

以上に説明した各実施の形態における特徴は、互いに組み合わせることができる。

１ 光源、 ３ 画像光形成部、 ４ 投射光学部、 １０ａ 記憶部、 １０ｂ 特定部、 １０ｃ 推定部、 １０ｄ 制御部、 １０ｅ 照明装置、 １１ 移動型ロボット、 ２１ ユーザ、 ３１ｂ 照明光学系、 ４１ａ，４１ｂ 撮像装置、 ４２ 主制御部、 ４２ａ プロセッサ、 ４２ｂ メモリ、 ５１ 被照射面、 １００ 照明制御システム。

Claims (6)

1. 被照射面に対して照射して画像を結像する移動可能な移動可能照明装置とユーザとが共存する空間で、前記被照射面に対する前記移動可能照明装置の照明を制御して前記ユーザに注意喚起を行う照明制御システムにおいて、
   前記移動可能照明装置に配置してあり、前記被照射面を撮像する第１撮像装置と、
   前記ユーザに配置してあり、前記ユーザの目の位置を示す第２撮像装置と、
   前記第１撮像装置の撮像内容に基づいて前記被照射面の特性を特定する特定部と、
   前記第２撮像装置によって取得された画像を用いて前記ユーザの目の位置を推定する推定部と、
   前記特定部が特定した前記特性及び前記ユーザに配置した前記第２撮像装置によって取得された前記画像を用いて前記推定部が推定した前記目の位置に基づいて、前記移動可能照明装置による照射の光強度又は波長を制御する制御部と
   を備える
   ことを特徴とする照明制御システム。
2. 前記移動可能照明装置は、記号、文字、又はパターンを示す第１の画像光を前記被照射面に照射し、
   前記制御部は、
   前記第１の画像光が照射された状態で前記第１の画像光と背景光によって形成された第１の画像と、
   前記第１の画像光が照射されていない状態で、前記背景光によって形成された第２の画像と
   を取得し、
   前記制御部は、前記第１の画像光に対応する第１の画像領域と前記第１の画像領域の周囲に形成される第２の画像領域との間に前記第１の画像領域と前記第２の画像領域とを分離する分離領域が形成されるように画像処理を行う
   請求項１に記載の照明制御システム。
3. 前記制御部は、前記第１の画像を形成する前記第１の画像光の光強度が前記第２の画像を形成する前記背景光の光強度よりも大きくなるように前記移動可能照明装置を制御する請求項２に記載の照明制御システム。
4. 前記制御部は、前記第１の画像を形成する前記第１の画像光の光強度が前記第２の画像を形成する前記背景光の光強度の２倍以上となるように前記移動可能照明装置を制御する請求項２に記載の照明制御システム。
5. 前記制御部は、前記ユーザとは異なるユーザを検知した場合、前記移動可能照明装置からの照射を停止する請求項１に記載の照明制御システム。
6. 前記制御部は、屋内の情報に関する屋内情報データベースを用いて前記第１の画像光を制御する
   請求項２に記載の照明制御システム。

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