JP2001522544A

JP2001522544A - コントラスト向上照明装置

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Publication number: JP2001522544A
Application number: JP52664598A
Authority: JP
Inventors: ディーゼーマン、ハーバート
Original assignee: ディーゼーマン、ハーバート
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 2001-11-13
Anticipated expiration: 2017-10-27
Also published as: GB2334401A; AU5241298A; US5969754A; HK1022071A1; GB2334401B; WO1998026583A1; JP3276637B2; GB9913201D0

Abstract

(57)【要約】装置（2）は、物体（4）の像をその物体（4）に投影する。観察者（6）が、暗い特徴はそのままで、明るい特徴はより明るく強調された物体（4）を感知できるように、物体の投影像が物体(4)に重ねられる。前記装置（2）は、物体（4）を照明する光源（8）と、物体（4）の像に対応する映像信号を生成する映像処理手段（10）と、映像処理手段（10）からの映像信号を受信し、物体（4）の視覚像を投影するビデオプロジェクター（12）とを備える。フィルター（30）は、ビデオプロジェクター（12）の光が映像処理手段（10）に到達することを防止し、それにより正のフィードバックを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】コントラスト向上照明装置技術分野本発明は、物体の観察者に対してその物体の可視性を高める方法及びその装置に関する。さらに詳細には、物体の像をその物体に投影することにより、その物体の明部と暗部のコントラストを向上させる方法及びその装置に関する。背景通常の老化の進行の結果、又は、エイズ、糖尿病或いは多発性硬化症などの病気の結果として、患者の目の網膜の中心部分の変性、すなわち網膜の黄斑が発生することがある。この症状により、患者は、白い背景に書かれた大きな黒い文字などのコントラストの非常に高いもの以外は、容易に見分けることができなくなる。患者は風景の明部と暗部を識別できなくなるため、皿の上の種々の食物といった日常風景を判断することが、ほとんど不可能となる。従来、風景のコントラストは、患者の頭部に装備したビデオカメラから送信される映像信号を、映像表示装置を装備した眼鏡で受信することにより向上させることが可能であった。前記映像表示装置のコントラストを調整して、ビデオカメラにより映し出された風景のコントラストを、向上させることが可能となる。しかしながら、そのような装置では、患者の頭部に余分な荷重がかかり、全く新しい視覚方法に慣れることが要求される。そのため、患者が自分自身の目で風景を見ながら、その風景のコントラストを向上させる方法が望まれる。そのようなコントラストの向上は、風景を選択的に照明することにより達成可能である。つまり、風景の中で反射率の大きい部分は、より強く照明され、一方反射率の小さい部分は弱く照明される。この方法によれば、薄暗い部分は薄暗いまま、明るい部分はより明るくなり、その結果コントラストが向上する。カラーの場合は、３原色の各色を独立して向上させればよい。又、風景の中のそれぞれの特徴の縁部を強調し、風景の中の一つの特徴から隣りの特徴への移行を顕著にすることも望まれる。要約本発明は、観察者が自分自身の目で直接物体を見ながら、物体のコントラストを向上させる手段を備える照明装置を提供することを目的とする。前記照明装置は、物体の視覚像をその物体に投影することにより、その物体の明部と暗部の視覚コントラストを変化させる。前記装置は、物体を照明する光源、物体から反射された光源光を像として測定し、その像に対応する出力用映像信号を生成する映像処理手段、及びその映像処理手段からの映像信号を受信して、その映像処理手段が測定した像に対応する視覚像を投影するビデオプロジェクターからなる。また、前記装置は、物体から反射された光源光を映像処理手段に到達させる一方、ビデオプロジェクターの光が映像処理手段に到達することを防止するためのフィルターを備える。このようにして、前記フィルターは、所望の視覚効果を低下させる正のフィードバックを除去する。本発明の他の実施例によれば、前記装置は更にビームセパレーターを備え、そこに到達した光の一部を反射し、一部を透過させる。前記ビームセパレーターは、映像処理手段が物体を観測するのと同じ視点から、ビデオプロジェクターの投影する視覚像が物体を照明するように、映像処理手段と物体の間、及びビデオプロジェクターと物体の間に配置されるので、投影された視覚像の特徴は、対応する物体の特徴と重なる。本発明の好ましい実施例では、光源は、赤外線発光ダイオードアレイなどの赤外線光源、あるいは赤外線のみを放出する容器に収納された白色光源である。前記フィルターとビームセパレーターは、可視光線を反射し赤外線を透過するタイプのものである。この実施例は、ビデオプロジェクターからの可視光線が映像処理手段に到達するのを防止する一方、物体から反射された赤外線を映像処理手段に到達させる。好ましい実施例における映像処理手段は、電荷結合素子（ＣＣＤ）ビデオカメラであり、ビデオプロジェクターは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ビデオプロジェクターである。他の実施例では、ビデオプロジェクターとして、デジタルミラーディスプレイ（ＤＭＤ）ビデオプロジェクターを使用してもよい。本発明の他の実施例では、アンシャープマスキング縁部向上手段により物体の縁部の鮮明度を増加させることによって、物体の可視性を更に向上させる。この実施例の映像処理手段は、物体から反射された光源光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用映像信号を生成する第一ビデオカメラと、物体から反射された光源光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用映像信号を生成する第二ビデオカメラとを備える。差動増幅器は、前記両ビデオカメラからの出力信号の差に対応する映像信号を出力する。本発明の他の第二の実施例では、前記二つのビデオカメラからの映像信号は、それらを減算する前に対数映像信号へ変換される。この実施例の映像処理手段は更に、第一ビデオカメラから出力された映像信号を第一対数映像信号へ変換する第一対数増幅器、第二ビデオカメラから出力された映像信号を第二対数映像信号へ変換する第二対数増幅器、及び入力された前記第一及び第二対数映像信号の差に対応する対数映像信号を出力する差動増幅器を備える。逆対数増幅器は、入力された対数映像差信号の逆対数を出力する。本発明の他の第三の実施例では、前記二つの映像信号の減算はデジタル形式で行われる。この実施例は更に、前記第一及び第二ビデオカメラから出力されたアナログ映像信号を、デジタルプロセッサで処理可能なデジタル信号へ変換するための、アナログ−デジタル映像取り込み手段を備える。デジタルプロセッサは、前記二つのデジタル映像信号をデジタル減算してデジタル差信号を生成し、デジタル−アナログ映像出力手段が、前記デジタル差信号を出力用アナログ映像信号へ変換する。本発明の方法は、物体の視覚像をその物体に投影することにより、その物体の明部と暗部の視覚コントラストを変化させるが、この視覚コントラストは、その物体の観察者により直接感知される。前記方法は、光源により物体を照明する工程、物体から反射された光を像として測定し、その像に対応する出力用映像信号を生成する工程、及び光測定手段から出力された映像信号に対応する視覚像を、前記物体に投影する工程からなる。光測定手段が物体を観測したのと同じ視点から前記視覚像が物体を照明するように、前記視覚像は投影される。このような方法により、投影された視覚像の特徴は、対応する物体の特徴に重なる。本発明の方法は、また、照明手段から発せられ物体から反射された光を光測定手段で測定する一方、投影手段からの光が光測定手段によって測定されないように、光測定手段に入射する光を選別する工程を有する。この工程で、所望の視覚効果を低下させる正のフィードバックを除去する。縁部向上を取り入れた本発明の他の方法では、前記光測定工程は、さらに物体から反射する光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用第一映像信号を生成する工程、物体から反射する光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用第二映像信号を生成する工程、及び前記第二映像信号から第一映像信号を減算して出力用映像差信号を生成する工程を有する。図面の簡単な説明本発明の好適な実施例は更に詳細に説明される。本発明におけるその他の特徴及び利点は、添付の請求項及び図面に関連して一層明らかとなろう。図１は本発明の一実施例の作用を示すブロック図である。図2aは高速シャッターを有する本発明の他の実施例の作用を示すブロック図であり、シャッター動作サイクルの前半を示している。図2bは高速シャッターを有する本発明の他の実施例の作用を示すブロック図であり、シャッター動作サイクルの後半を示している。図2cはコールドミラー・ビームセパレーターを有する本発明の好適な一実施例の作用を示すブロック図である。図2dはホットミラー・ビームセパレーターを有する本発明の好適な一実施例の作用を示すブロック図である。図３はコントラスト向上とアナログ縁部向上を取り入れた本発明の他の実施例の作用を示すブロック図である。図４はコントラスト向上とデジタル縁部向上を取り入れた本発明の他の実施例の作用を示すブロック図である。図5aはアナログ縁部向上のみを取り入れた本発明の他の実施例の作用を示すブロック図である。図5bはデジタル縁部向上のみを取り入れた本発明の他の実施例の作用を示すブロック図である。好適な実施例の詳細な説明図１に示す照明装置２は、観察者６が見ている物体４の明部と暗部のコントラストを変化させる。光源８が前記物体を照明すると、光はその物体から観察者６の方向及び前記装置の方向へ反射する。物体４の表面の不規則性ならびに物体４の各部分の反射特性の違いのため、物体４の或る部分は他の部分より光をより明るく反射する。明部と暗部の光度のコントラストは、投影する像の特徴が、対応する物体４の特徴に重なるようにして、物体４の像を物体４に投影することにより強調することが可能となる。このような方法によると、暗部は暗いまま、明部をより明るくできるので、コントラストが向上する。逆に、観察者６が感知する物体４の明部と暗部の強度のコントラストは、物体４の反転像を物体４に投影することにより、低下させることができる。反転像では、明部と暗部が反転しているので、反転像が物体４に投影されると、物体４の暗部はより明るくなるが、物体４の明部は変わらない。さらに図１では、光源８の光は物体４から反射し、ビデオカメラ10に入射する。ビデオカメラレンズ30はその反射光から視覚像を形成し、それをビデオカメラ 10が電気映像信号へ変換する。この電気映像信号は、ビデオカメラ10の映像出力側からビデオプロジェクター12の入力側へ送られる。ビデオプロジェクター12は、入力された映像信号に対応する像を物体４に投影する。ビデオプロジェクター 12から物体４に投影された像は、基本的にはビデオカメラ10で受像された像と同じであるか、或いは前記したような反転像である。さらに図１において、距離測定装置42は、前記照明装置と物体４の距離を測定し、その測定距離に対応する電気信号を生成する。この電気信号はビデオカメラ 10に送られ、物体までの測定距離に基づき必要な調整を行うことにより、物体４の像の焦点を合わせる。同様に、距離測定装置からの電気信号はビデオプロジェクター12に送られ、物体までの測定距離に基づき必要な調整を行うことにより、物体４の投影像の焦点を合わせる。前記距離測定装置42は、超音波パルスなどのパルスを発振し、それが物体４まで進み、反射して戻ってくるのに要する時間を測定することにより、照明装置と物体４の距離を判定する。本発明の他の実施例では、図2aに示すように、光源８からの光は物体４から反射し、ビデオカメラ10に入射する前に、ビームセパレーター16を通過する。前記と同様に、ビデオカメラレンズ30はその反射光から視覚像を形成し、それをビデオカメラ10が電気映像信号へ変換する。この電気映像信号は、ビデオカメラ 10の映像出力側からビデオプロジェクター12の入力側へ送られる。この実施例では、ビデオプロジェクター12は、入力された前記映像信号に対応する像をビームセパレーター16上に投影する。図2bに示すように、前記ビームセパレーター16は、その投影像を物体４の上に反射する。ビームセパレーター16から物体４上に反射される像のとる進路が、物体４からビデオカメラ10へ反射された光の進路と一致するように、ビームセパレーター16 は、ビデオカメラ10とビデオプロジェクター12に対し正確に配置される。すなわち、ビデオカメラが物体を見て、物体は、同じ視点から見る。このような方法により、投影像の明暗の特徴は、ビデオカメラ10が検出した物体の像の対応する明暗の特徴に、正確に重なることになる。物体４から反射するビデオプロジェクターからの光が、ビデオカメラ10により検出されないようにしなくてはならない。そうでなければ、この反射光はビデオカメラ10の中に入射し、映像信号としてビデオプロジェクター12に送られ、物体４の上に再び投影されて、またビデオカメラ10へ反射されるという、正のフィードバックの環を形成する。これが防止できないと、そのような正のフィードバックにより、不安定な像或いは二重にぶれた像を生じる。ビデオカメラ10をビデオプロジェクター12の光に感応しないようにしてこの正のフィードバックを除去するには、例えばビデオカメラ10とビデオプロジェクター12の前に高速シャッターを配置する方法がある。図2aに示すように、シャッター動作サイクルの前半では、ビデオカメラ10の前に配置した第一シャッター48a を開けて、ビデオプロジェクター12の前に配置した第二シャッター48bを閉じることにより、ビデオプロジェクターの光を封鎖した状態で、ビデオカメラ10は物体４から反射される光源光のみを測定する。一方、図2bに示すように、サイクルの後半では、ビデオカメラ10の前に配置した第一シャッター48aを閉じて、ビデオプロジェクター12の前に配置した第二シャッター48bを開けることにより、ビデオプロジェクターの光が物体４を照明できるようにし、ビデオプロジェクターの光がビデオカメラ10に到達することを防止する。あるいは、本発明の好適な実施例では、図2c及び2dに示すように、ビデオカメラレンズ30の前にフィルター14を設けることにより、正のフィードバックを防止する。このフィルター14は、物体４から反射された光源８の光は通過させるが、ビデオプロジェクター12の光は通過させない。フィルター14がこのように機能するためには、物体４から反射された光源光と、ビデオプロジェクター12により投影された光との間に、何らかの相違点がなくてはならない。この相違点を設ける好ましい方法としては、ふたつの光信号を波長で選別する方法が挙げられる。図2c及び2dに示すように、光源８は赤外線用光源であり、波長が可視光より長い695nm以上の光を放射する。そのような光源の例として、赤外発光ダイオード（LEDs）アレイからなるエレクトロフィジックス・コーポレーション・モデルIRL600型インフラレッド・マイクロビーム・セーフライト（エドモンド・サイエンティフィック・カンパニー52，580型）がある。他の例としては、エドモンド・サイエンティフィック・カンパニー60，033型などの、赤外線透過フィルター付きの開口以外では光を通さない容器に収納された、GE−45ワット投光照明灯などの白色光がある。この実施例のビデオプロジェクター12は、エプソン・モデルELP−3000型液晶ディスプレイ（LCD）プロジェクターで、可視領域の光を放射する。他の実施例では、テキサス・インスツルメント・インコーポレイテッドの製品などのデジタルマイクロミラーディスプレイ（DMD）搭載の表示装置をビデオプロジェクターとして使用してもよい。図2cに示す実施例のビームセパレーター16は、エドモンド・サイエンティフィック・カンパニー・モデル42，414型コールドミラーであり、赤外線は透過させるが可視光線は反射する。この実施例において、物体から反射された赤外線は、コールドミラー・ビームセパレーター16を通過し、ビデオカメラ10に入射する。ビームセパレーター16は光吸収箱18の中に設置され、ビデオプロジェクター12からの可視光のうち、ビームセパレーター16を通過したものはすべて吸収される。又、前記の箱は、赤外線が光源８から直接ビデオカメラ10に到達するのも防止する。図2cに示すように、光吸収箱18には三つの開口があり、そのうちの一つはビデオプロジェクター12からビームセパレーター16へ光が通過するため、一つはビームセパレーター16からビデオカメラ10へ光が通過するため、そして残りの一つは物体４とビームセパレーター16間を光が通過するためのものである。図2dに示す実施例のビームセパレーター16は、エドモンド・サイエンティフィック・カンパニー・モデル43，453型ホットミラーであり、可視光線は透過するが赤外線は反射する。この実施例において、物体から反射した赤外線は、ホットミラー・ビームセパレーター16から反射されビデオカメラ10に入射する。図2c及び2dに示す実施例のビデオカメラ10は、コーフ・モデル631520010000型白黒電荷結合素子（CCD）ビデオカメラである。ビデオカメラレンズ30は、トキナAT−X AF 17mm f3.5ニコン搭載レンズである。前記ビデオカメラレンズの直前に設置したフィルター14は、遮断波長695ｍｍのエドモンド・サイエンティフィック・カンパニー・モデル32，766型赤外線透過フィルターであり、赤外線のみをビデオカメラ10に入射させる。必要な角度調整のため、ビデオカメラ10、レンズ30及びフィルター14は、ボーゲン・モデル3275型などの、高さ、方位角及び回転角を調整する調整台上に設置される。この三成分角度調整台は、ボーゲン・モデル3020型などの三脚上に設置される。この実施例のビデオカメラレンズ30は、エプソンELP−3000型ビデオプロジェクター12により生じる投影像の歪みを矯正する。この型のプロジェクターは、投影軸に対して表面が傾斜したオーバーヘッドスクリーン上に、像を投影するよう設計されている。すなわち、この型のプロジェクターは、傾斜角のある投影の際に発生する「キーストーン(keystone)」歪み効果を矯正するために、垂直方向にオフセットするレンズを備える。このキーストーン歪みにおいては、像の拡大率がスクリーンの垂直方向位置により変化し、スクリーンの上部では下部に比較して拡大率が大きくなる。しかしながら、本発明の典型的な作用においては、ビデオプロジェクター12の投影軸と物体４の表面が略90度の角度をなすように、プロジェタター12と物体４の高さを等しくしてある。このような状態では、前記ビデオプロジェクター12のオフセットレンズにより、物体４に投影された像に「反転キーストーン」歪みが生じる。前記反転キーストーン歪みは、ビデオカメラレンズ30を、カメラの光軸に対して垂直方向にオフセットすることにより矯正される。この垂直方向のオフセットは、垂直方向の微動調節台付きニコンPB-6ベローズレンズ設置システムなどの、垂直方向位置調整手段を備えたレンズ設置台を使用することにより達成される。本発明の他の実施例においては、アンシャープマスキング技術を使用することにより、物体４の縁部の可視性が向上する。この技術によると、物体のぶれた像が形成され、元の物体像から減ずることにより、縁部が強調された像が得られる。この実施例の光源８、ビデオプロジェクター12、フィルター14、光遮断箱18は、前記実施例中の対応する各構成要素と同一かあるいは機能的に同等である。ところで、この実施例では図３に示すように、コーフ631520010000型白黒CCDビデオカメラなどのビデオカメラ10a、10bを２台使用し、オプトシグマ055−0165赤外線ビームスプリッタープリズムなどのビームスプリッター28を用いて、２台のカメラが同じ視点から物体４を見るよう設計されている。ビームスプリッター28 は、物体４から反射した光を半分ずつ各ビデオカメラ10a、10bに供給する。第二カメラ10bにより検出される反射物体像（すなわち、反転物体像）と符合させるために、第一カメラ10aにより検出される物体像を、直角プリズムやミラーなどの反射表面44により反転させる。前記カメラのうちの一つは、焦点を正確に合わせてあり、もう一つのカメラは物体のぶれた像を提供するために焦点をぼかしてある。ビビター17−28mm f4.0-4.5レンズなどのズームレンズ46により、第一カメラ10aにより検出される物体像の大きさを調整して、前記焦点の合った物体像の大きさと焦点をぼかした物体像の大きさを等しくする。２台のカメラにおける映像の取り込みは、コーフ631520010000型ビデオカメラと一体化されたジェンロック回路などのロッキング回路により、同期される。前記映像の同期化を達成するために、２台のビデオカメラ10a、10bの各ジェンロックポートは、ビデオケーブル40により互いに接続されている。この実施例のビデオカメラレンズ30a、30bも、エプソンビデオプロジェクターによるキーストーン歪みを矯正するための、垂直位置調整手段を備えたレンズ設置台に据え付けられる。焦点の合ったビデオカメラ10a及び焦点をぼかしたビデオカメラ10bから出力される電気信号は、利得相殺可変増幅器20、22により増幅あるいは相殺される。増幅器20、22から出力された信号は、差動増幅器24により減算され、その差信号が他の利得相殺可変増幅器26に入力される。水平方向及び垂直方向の同期信号はビデオカメラ信号の減算で失われるので、これらの信号を前記差信号に加算して、複合映像信号を得る。この操作は、前記増幅器26から出力された映像差信号に、前記両ビデオカメラの一方から得られる水平方向及び垂直方向の同期信号を加算する加算回路38により行われる。加算回路38から出力された前記複合映像信号は、ビデオプロジェクター12に入力される。前記した実施例と同じく、ビデオプロジェクター12は、可視光の物体像をビームセパレーター16上に投影し、そこから前記物体４へ反射される。この方法により、縁部が強調された像の特徴と物体の特徴が重なる。本発明の２番目の別の実施例では、２台のビデオカメラからの映像信号の減算を対数で行う。引き続き図３に示すように、この実施例の増幅器20、22は対数増幅器であり、増幅器26は逆対数増幅器である。本発明の３番目の別の実施例では、２台のビデオカメラからの信号の減算をデジタル形式で行う。図４に示すように、ミロDC-20映像取り込みボードなどのアナログ-デジタル映像取り込み装置32により、ビデオカメラ10a、10bから出力されたアナログ映像信号を、デジタル形式へ変換する。133MHzで作動するペンティアムプロセッサーなどの高速プロセッサーと32メガバイトRAMなどの十分な容量のメモリーを搭載したコンピューター34が、１秒間に約2〜5映像こま数の割合で、焦点の合った映像信号と焦点をぼかした映像信号の差を計算する。より高速のプロセッサーを使用することにより、映像こま速度をさらに速めることが可能であると考えられる。デジタル差信号は、ミロ20-TD生映像表示ボードなどのデジタル-アナログ（D/A）映像出力装置36に送られ、そこでデジタル差信号をビデオプロジェクター12に適合できるアナログ差信号へ変換する。図5a、5bでは、加算回路38或いはD/A映像出力装置36から出力された映像信号が、テレビモニターなどの映像表示装置50や、ビデオカセットレコーダーなどの映像録画装置52に入力される。この実施例では、観察者６は映像表示装置50により、生の像か或いは録画された像として縁部が強調された風景の像を見る。図３に示すように、コントラストあるいは縁部の向上のために本発明を使用するのに先立ち、ビデオカメラ10（又は、ビデオカメラ10a、10b）により取り込まれ、ビデオプロジェクター12により投影される物体４の像と、物体４との位置調整をする必要がある。これは、ギア付きの三脚台上の３成分角度調整装置、ビデオカメラレンズ30の垂直方向オフセット調整装置及びビデオプロジェクターレンズのズーム調節装置により行われる。本発明は、物体４を照明する可視光がビデオプロジェクター12からのみ照射されるように、暗くした部屋の中で施行される。物体４においてビデオプロジェクター12により照明される部分が、観察者の視野に入るように、観察者６はビデオカメラ10と略同じ視点から物体４を見る。観察者６は、ビデオプロジェクター12 の輝度の調整とコントラストの調節をし、物体４のコントラストを最適化する。前述したように、このような装置は、網膜の黄斑の悪化した患者が見る物体のコントラストを向上させるために使用できる。又、前記装置は、手術で外科医が類似した型の細胞を容易に見分けられるようにするための照明装置としても使用できる。又、コンサートや劇場あるいはディスコでおもしろい照明効果を生み出すためなど、エンターテイメントの分野においても、多数の応用が考えられる。上記の明細書、図面及び例から、本発明の実施例に改良及び／又は変更をなすことは容易に考えられ、また当業者に明らかであろう。従って、上記したものは好ましい実施例にすぎず、それに限定されるものではなく、本発明の要旨及び範囲は添付された請求項に基づいて決定されることは明らかである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１１年３月８日（１９９９．３．８）【補正内容】［特許請求の範囲］１．物体の直接の観察者に感知される物体の明部と暗部の視覚コントラストを変化させる照明装置であって、前記物体を、第一の特性を備えた光源光で照明する光源と、前記物体から反射された光源光を像として測定し、その像に対応する出力用映像信号を生成する映像処理手段と、前記映像処理手段から出力される映像信号を受信し、前記映像処理手段が物体を観測するのと同じ視点から、ビデオプロジェクターの投影する視覚像が物体を照明することで、投影される視覚像の特徴が対応する物体の特徴に重なるように、物体上に第二の特性を備えたビデオプロジェクターの光を投影し、前記映像処理手段が受信した視覚像に対応する視覚像を形成するビデオプロジェクターと、前記第一の特性と第二の特性を識別し、前記物体から反射された光源光を前記映像処理手段に到達させるが、前記ビデオプロジェクターの光が前記映像処理手段に到達することを防止して、所望の視覚効果を低下させる正のフィードバックを除去するフィルターと、からなる照明装置。２．前記映像処理手段と物体の間、及び前記ビデオプロジェクターと物体の間に配置され、到達した光の一部を反射し一部を透過するビームセパレーターを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。３．前記ビデオプロジェクターは、液晶ディスプレイ（LCD）ビデオプロジェクターであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。４．前記ビデオプロジェクターは、デジタルミラーディスプレイ（DMD）ビデオプロジェクターであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。５．前記映像処理手段は、電荷結合素子（CCD）ビデオカメラであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。６．前記映像処理手段は、前記物体から反射された光源光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用第一映像信号を生成する第一ビデオカメラと、前記物体から反射された光源光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用第二映像信号を生成する第二ビデオカメラと、入力された前記出力用第一映像信号と出力用第二映像信号の差に対応する映像信号を出力する差動増幅器と、からなることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。７．前記映像処理手段は、前記物体から反射された光源光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用映像信号を生成する第一ビデオカメラと、前記物体から反射された光源光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用映像信号を生成する第二ビデオカメラと、前記第一ビデオカメラから出力された映像信号を第一対数映像信号へ変換する第一対数増幅器と、前記第二ビデオカメラから出力された映像信号を第二対数映像信号へ変換する第二対数増幅器と、入力された前記第一対数映像信号と第二対数映像信号の差に対応する対数映像信号を出力する差動増幅器と、入力された前記対数映像差信号の逆対数である映像信号を出力する逆対数増幅器と、からなることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。８．前記映像処理手段は、前記物体から反射される光源光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用第一映像信号を生成する第一ビデオカメラと、前記物体から反射される光源光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用第二映像信号を生成する第二ビデオカメラと、前記第一ビデオカメラ及び第二ビデオカメラから出力されたアナログ映像信号を、デジタルプロセッサーで処理可能なデジタル形式へ変換するアナログ−デジタル映像取り込み手段と、前記二つのデジタル映像信号をデジタル減算して、デジタル差信号を生成する前記デジタルプロセッサーと、前記デジタル差信号を出力用アナログ映像信号へ変換するデジタル−アナログ映像出力手段と、からなることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。９．前記照明装置と物体との距離を測定し、この距離に対応する電気信号を生成する距離測定装置を更に備え、前記映像処理手段とビデオプロジェクターは、前記距離測定装置からの電気信号を受信して、該距離測定装置からの電気信号により表示される距離に応じて物体の像の焦点を合わせるよう作動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。１０．前記光源から発する光は、赤外線であることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。１１．前記光源は、赤外線のみを放出する容器に収納された白色光源からなることを特徴とする、請求項10に記載の照明装置。１２．前記光源は、赤外発光ダイオードアレイからなることを特徴とする、請求項10に記載の照明装置。１３．前記フィルターは、赤外線を透過するが、可視光を透過しない種類のもので、前記ビームセパレーターは、可視光を反射し、赤外線を透過する種類のものであることを特徴とする、請求項２に記載の照明装置。１４．前記フィルターは、赤外線を透過するが、可視光を透過しない種類のもので、前記ビームセパレーターは、可視光を透過し、赤外線を反射する種類のものであることを特徴とする、請求項２に記載の照明装置。１５．前記フィルターは、周期的に開閉し、サイクルの前半は開放状態に、サイクルの後半は閉鎖状態にあり、サイクルの前半のみ、前記物体から反射された光源光を前記映像処理手段に到達させる第一シャッター手段と、周期的に開閉し、サイクルの前半は閉鎖状態に、サイクルの後半は開放状態にあり、サイクルの後半のみ、前記ビデオプロジェクターから投影された光を前記物体に到達させる第二シャッター手段と、前記第二シャッター手段が完全に閉じた後、前記第一シャッター手段を開き、前記第一シャッター手段が完全に閉じた後、前記第二シャッター手段を開くようにする同期化手段と、からなることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。１６．前記第一シャッター手段及び第二シャッター手段は、秒速120サイクル以上で作動することを特徴とする、請求項15に記載の照明装置。１７．物体の直接の観察者に感知される物体の明部と暗部の視覚コントラストを変化させる方法であって、第一の特性を備えた光源により物体を照明する工程と、前記物体から反射される光を像として測定し、その像に対応する出力用映像信号を生成する工程と、光測定手段が物体を観測するのと同じ視点から、投影される視覚像が物体を照明することにより、投影される視覚像の特徴が対応する物体の特徴に重なるように、前記光測定手段から出力された映像信号に対応する視覚像を、第二の特性を備えた光で前記物体に投影する工程と、前記照明手段から発し物体から反射された第一の特性を備えた光を前記光測定手段で測定する一方、前記投影手段からの第二の特性を備えた光は前記光測定手段によって測定されないように、光測定手段に入射する光を選別し、それにより所望の視覚効果を低下させる正のフィードバックを除去する工程と、からなる方法。１８．物体の直接の観察者に感知される物体の明部と暗部の視覚コントラストを変化させる方法であって、赤外線光源により物体を照明する工程と、前記物体から反射される赤外線を像として測定し、その像に対応する出力用映像信号を生成する工程と、光測定手段が物体を観測するのと同じ視点から、投影される視覚像が物体を照明することにより、投影される視覚像の特徴が対応する物体の特徴に重なるように、前記光測定手段から出力された出力用映像信号に対応する視覚像を、可視光で前記物体に投影する工程と、前記光源から発し物体から反射された赤外線を、前記光測定手段で測定する一方、前記投影手段からの可視光は前記光測定手段によって測定されないように、前記光測定手段に入射する光を選別して所望の視覚効果を低下させる正のフィードバックを除去する工程と、からなる方法。１９．前記光測定手段は、CCDビデオカメラであることを特徴とする、請求項17 に記載の方法。２０．前記投影手段は、LCDビデオプロジェクターであることを特徴とする、請求項17に記載の方法。２１．前記投影手段は、DMDビデオプロジェクターであることを特徴とする、請求項17に記載の方法。２２．前記光測定工程は更に、前記物体から反射された光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用第一線形映像信号を生成する工程と、前記物体から反射された光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用第二線形映像信号を生成する工程と、前記第二線形映像信号から第一線形映像信号を減算して、出力用映像差信号を生成する工程と、からなることを特徴とする、請求項17に記載の方法。２３．前記光測定工程は更に、前記物体から反射された光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用第一線形映像信号を生成する工程と、前記物体から反射された光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用第二線形映像信号を生成する工程と、前記焦点の合った像に対応する第一線形映像信号を、第一対数映像信号へ変換する工程と、前記焦点のぼけた像に対応する第二線形映像信号を、第二対数映像信号へ変換する工程と、前記第二対数映像信号から第一対数映像信号を減算して、対数映像差信号を生成する工程と、前記対数映像差信号を、前記物体の像に対応する出力用線形映像信号へ変換する工程と、からなることを特徴とする、請求項17に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．物体の直接の観察者に感知される物体の明部と暗部の視覚コントラストを変化させる照明装置であって、前記物体を照明する光源と、前記物体から反射された光源光を像として測定し、その像に対応する出力用映像信号を生成する映像処理手段と、前記映像処理手段から出力される映像信号を受信し、前記映像処理手段が受信した視覚像に対応する視覚像を前記物体上に投影するビデオプロジェクターと、前記物体から反射された光源光は前記映像処理手段に到達させるが、ビデオプロジェクターの光が前記映像処理手段に到達することは防止して、所望の視覚効果を低下させる正のフィードバックを除去するフィルターと、からなる照明装置。２．到達する光の一部を反射し一部を透過するビームセパレーターを更に有し、該ビームセパレーターは、前記映像処理手段が物体を観測するのと同じ視点から前記ビデオプロジェクターの投影する視覚像が物体を照明するように、前記映像処理手段と物体の間及び前記ビデオプロジェクターと物体の間に配置され、投影される視覚像の特徴が対応する物体の特徴に重なることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。３．前記ビデオプロジェクターは、液晶ディスプレイ（LCD）ビデオプロジェクターであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。４．前記ビデオプロジェクターは、デジタルミラーディスプレイ（DMD）ビデオプロジェクターであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。５．前記映像処理手段は、電荷結合素子（CCD）ビデオカメラであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。６．前記映像処理手段は、前記物体から反射された光源光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用第一映像信号を生成する第一ビデオカメラと、前記物体から反射された光源光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用第二映像信号を生成する第二ビデオカメラと、入力された前記出力用第一映像信号と出力用第二映像信号の差に対応する映像信号を出力する差動増幅器と、からなることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。７．前記映像処理手段は、前記物体から反射された光源光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用映像信号を生成する第一ビデオカメラと、前記物体から反射された光源光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用映像信号を生成する第二ビデオカメラと、前記第一ビデオカメラから出力された映像信号を第一対数映像信号へ変換する第一対数増幅器と、前記第二ビデオカメラから出力された映像信号を第二対数映像信号へ変換する第二対数増幅器と、入力された前記第一対数映像信号と第二対数映像信号の差に対応する対数映像信号を出力する差動増幅器と、入力された前記対数映像差信号の逆対数である映像信号を出力する逆対数増幅器と、からなることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。８．前記映像処理手段は、前記物体から反射された光源光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用第一映像信号を生成する第一ビデオカメラと、前記物体から反射された光源光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用第二映像信号を生成する第二ビデオカメラと、前記第一ビデオカメラ及び第二ビデオカメラから出力されたアナログ映像信号を、デジタルプロセッサーで処理可能なデジタル形式へ変換するアナログーデジタル映像取り込み手段と、前記二つのデジタル映像信号をデジタル減算してデジタル差信号を生成するデジタルプロセッサーと、前記デジタル差信号を出力用アナログ映像信号へ変換するデジタル−アナログ映像出力手段と、からなることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。９．前記照明装置と物体との距離を測定し、この距離に対応する電気信号を生成する距離測定装置を更に備え、前記映像処理手段とビデオプロジェクターは、前記距離測定装置からの電気信号を受信して、該距離測定装置からの電気信号により表示される距離に応じて物体の像の焦点を合わせるよう作動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。１０．前記光源から発する光は、赤外線であることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。１１．前記光源は、赤外線のみを放出する容器に収納された白色光源からなることを特徴とする、請求項10に記載の照明装置。１２．前記光源は、赤外発光ダイオードアレイからなることを特徴とする、請求項10に記載の照明装置。１３．前記フィルターは、赤外線を透過するが、可視光を透過しない種類のもので、前記ビームセパレーターは、可視光を反射し、赤外線を透過する種類のものであることを特徴とする、請求項10に記載の照明装置。１４．前記フィルターは、赤外線を透過するが、可視光を透過しない種類のもので、前記ビームセパレーターは、可視光を透過し、赤外線を反射する種類のものであることを特徴とする、請求項10に記載の照明装置。１５．前記フィルターは、周期的に開閉し、サイクルの前半は開放状態に、サイクルの後半は閉鎖状態にあり、サイクルの前半のみ、前記物体から反射された光源光を前記映像処理手段に到達させる第一シャッター手段と、周期的に開閉し、サイクルの前半は閉鎖状態に、サイクルの後半は開放状態にあり、サイクルの後半のみ、前記ビデオプロジェクターから投影された光を前記物体に到達させる第二シャッター手段と、前記第二シャッター手段が完全に閉じた後、前記第一シャッター手段を開き、前記第一シャッター手段が完全に閉じた後、前記第二シャッター手段を開くようにする同期化手段と、からなることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。１６．前記第一シャッター手段及び第二シャッター手段は、秒速120サイクル以上で作動することを特徴とする、請求項15に記載の照明装置。１７．物体の直接の観察者に感知される物体の明部と暗部の視覚コントラストを変化させる方法であって、光源により前記物体を照明する工程と、前記物体から反射される光を像として測定し、その像に対応する出力用映像信号を生成する工程と、光測定手段が物体を観測するのと同じ視点から、投影される視覚像が物体を照明することにより、投影される視覚像の特徴が対応する物体の特徴に重なるように、前記光測定手段から出力された映像信号に対応する視覚像を、前記物体に投影する工程と、照明手段から発し物体から反射される光を前記光測定手段で測定する一方、前記投影手段からの光は前記光測定手段によって測定されないように、前記光測定手段に入射する光を選別し、それにより所望の視覚効果を低下させる正のフィードバックを除去する工程と、からなる方法。１８．物体の直接の観察者に感知される物体の明部と暗部の視覚コントラストを変化させる方法であって、赤外線光源により物体を照明する工程と、前記物体から反射される赤外線を像として測定し、その像に対応する出力用映像信号を生成する工程と、光測定手段が物体を観測するのと同じ視点から、投影される視覚像が物体を照明することにより、投影される視覚像の特徴が対応する物体の特徴に重なるように、前記光測定手段から出力された映像信号に対応する視覚像を、前記物体に投影する工程と、光源から発し物体から反射される赤外線を前記光測定手段で測定する一方、前記投影手段からの可視光は前記光測定手段によって測定されないように、前記光測定手段に入射する光を選別して、所望の視覚効果を低下させる正のフィードバックを除去する工程と、からなる方法。１９．前記光測定手段は、CCDビデオカメラであることを特徴とする、請求項17 に記載の方法。２０．前記投影手段は、LCDビデオプロジェクターであることを特徴とする、請求項17に記載の方法。２１．前記投影手段は、DMDビデオプロジェクターであることを特徴とする、請求項17に記載の方法。２２．前記光測定工程は更に、前記物体から反射された光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用第一線形映像信号を生成する工程と、前記物体から反射された光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用第二線形映像信号を生成する工程と、前記第二線形映像信号から第一線形映像信号を減算して、出力用映像差信号を生成する工程と、からなることを特徴とする、請求項17に記載の方法。２３．前記光測定工程は更に、前記物体から反射された光を焦点の合った像として測定し、その焦点の合った像に対応する出力用第一線形映像信号を生成する工程と、前記物体から反射された光を焦点のぼけた像として測定し、その焦点のぼけた像に対応する出力用第二線形映像信号を生成する工程と、前記焦点の合った像に対応する第一線形映像信号を、第一対数映像信号へ変換する工程と、前記焦点のぼけた像に対応する第二線形映像信号を、第二対数映像信号へ変換する工程と、前記第二対数映像信号から第一対数映像信号を減算して、対数映像差信号を生成する工程と、前記対数映像差信号を、前記物体の像に対応する出力用線形映像信号へ変換する工程と、からなることを特徴とする、請求項17に記載の方法。