JP5162393B2 - Lighting device - Google Patents
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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。 The present invention relates to an illumination device that projects illumination light so as to cover an irradiated object.
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。 Conventionally, as an illuminating device that emits illumination light of an arbitrary shape, a filter called a gobo or a mask is installed in a projection device, and a projection unit that emits illumination light from the projection device is shielded. Thereby, the illumination light which passed the filter will be in the state cut out in the specific shape. Specifically, in a conventional illumination system, a filter (gobo etc.) cut out in a base shape composed of circles, triangles, squares, etc. is attached to a projection device to shape the contour of illumination light.
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。 In addition, in a conventional illumination system, if you want to irradiate only the object to be irradiated, adjust the projection position of the illumination light emitted from the projection device to the position of the object to be irradiated, and then roughly use the aperture function and zoom function of the projection device The operation of matching the contour of the illumination light with the shape of the irradiated object is performed.
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。 Further, conventionally, there is an illumination system that performs a space effect by using a projector, which is a projection device, instead of a lighting fixture (light). The lighting fixture used for this lighting system is also called a moving projector. This moving projector emits image light as illumination light. For this reason, the shape and color of irradiation light can be freely set and changed as a moving image.
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。 However, even with this lighting system, when shaping the illumination light, a method is used that roughly matches the contour of the illumination light to the shape of the object to be irradiated, using the base shape, as with conventional illumination systems. Has been.
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。
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。 However, in the conventional illumination system described above, since the shape filter, aperture, and zoom prepared in advance are used, it is only possible to roughly match the shape of the illumination light to the irradiated object.
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。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide an illumination device that can identify and correct light leaking from an irradiated object with a simple process.
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。 The present invention provides a projection unit that projects projection light including first irradiation light that is irradiated so as to cover an irradiation object and second irradiation light that is irradiated to other than the irradiation object, and a projection range of the projection unit The first leakage light projected from the object other than the irradiated object is detected with reference to the imaging means having the imaging range and the image captured by the imaging means, and the second Leakage light detecting means for detecting the second leaked light projected on the irradiated object by the irradiated light, and the leaked light for specifying the positions of the first leaked light and the second leaked light detected by the leaked light detecting means. Specifying means.
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漏れ光及び第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漏れ光及び第2漏れ光をぼかすように補正する。
In order to solve the above-described problem, such a lighting device corrects the leakage light correction unit so as to eliminate the first leakage light and the second leakage light specified by the leakage light identification unit, or leaks light. Correction is performed so as to blur the first leakage light and the second leakage light specified by the specifying means.
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漏れ光及び第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。
According to the illuminating device to which the present invention is applied, the leakage light correction means corrects the irradiated light so that the first leakage light and the second leakage light specified as the leakage light are erased or blurred. The process can identify and correct the light leaking from the irradiated object.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。
The present invention is applied to an illumination system configured as shown in FIGS. 1 and 2, for example. This illumination system includes a
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。
In this illumination system, the
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。
In the illumination system, the
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。
In the following description, the entire light emitted from the
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。
The
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。
Projection light data is supplied from the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
Normally, when monochromatic projection light is emitted over the entire projection range of the
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。
The
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。
The illumination light generation unit (irradiation light generation unit) 11 functions as a projection light data input unit that inputs projection light data. The illumination
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。
The illumination
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。
For example, when the entire
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。
When the illumination light defined by the projection light data is an image, the illumination
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。
The first
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。
The first
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。
Here, the first
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。
The first
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。
Here, when the center axis of the projection range of the
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。
For this purpose, the illumination system further performs correction processing on the projection light data by the second
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。
Specifically, the second
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。
In addition to the positional relationship between the
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。
Further, such a correction table is prepared for each position of the observer, the shape of the
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。
When the illumination light is projected onto the
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。
When there is a viewpoint position of the
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。
Further, when a value obtained by measuring the observer's viewpoint position is input, the third
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。
Such correction processing by the
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。
According to such an illumination system, the projection light data is corrected based on the shape of the
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。
Here, in the above description, the first
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。
The leakage
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。
Then, the leakage
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。
The first
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。
Here, when the illumination light 20A is shifted to the right side in the drawing among the projection light irradiated from the
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。
The leakage
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。
The configuration for detecting the leakage light by the leakage
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。
Further, the leakage
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。
As a method of correcting the leakage light, the leakage
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。
As a method for correcting the leakage light, the leakage
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。
As a method of correcting the leakage light, the leakage
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。
As described above in detail, according to the illumination system to which the present invention is applied, leaked light leaking from the irradiated
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。
Therefore, according to this illumination system, even if leakage light occurs because the illumination light cannot be projected onto the
「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。
"Correction processing of projection light data"
Next, projection light data correction processing in this illumination system will be described. The following description is a process for generating “projection light including first irradiation light irradiated so as to cover the
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。
For example, as shown in FIG. 4, let us consider a plate-
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。
In the positional relationship between the viewpoint position P1 and the point P2 on the
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。
Further, as shown in FIG. 6, a point P2 where the line of sight of the user U intersects with the
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。
In this case, the positional relationship between the
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。
From such a relationship between the viewpoint position P1 and viewing angle θ1 of the user U, the position of the
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。
In order to realize such an illumination light projection operation, the
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。
Further, the shape data of the
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。
In addition, as shown in FIG. 6, the
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。
The
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。
Similarly, even if the
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。 The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.
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
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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漏れ光及び第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。 A projection means for projecting projection light including first irradiation light irradiated so as to cover the irradiated object and second irradiation light irradiated other than the irradiated object;
Irradiation light generating means for setting characteristics of the first irradiation light and the second irradiation light projected from the projection means;
An imaging unit having the projection range of the projection unit as an imaging range;
Referring to the video imaged by the imaging means, the first irradiation light detects the first leakage light projected on the object other than the object to be irradiated, and the second irradiation light is projected on the object to be irradiated. Leaked light detecting means for detecting the second leaked light,
Leakage light specifying means for specifying the positions of the first leakage light and the second leakage light detected by the leakage light detection means;
Leakage light correcting means for correcting the first leaked light and the second leaked light specified by the leaked light specifying means to be extinguished.
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漏れ光及び第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。 A projection means for projecting projection light including first irradiation light irradiated so as to cover the irradiated object and second irradiation light irradiated other than the irradiated object;
Irradiation light generating means for setting characteristics of the first irradiation light and the second irradiation light projected from the projection means;
An imaging unit having the projection range of the projection unit as an imaging range;
Referring to the video imaged by the imaging means, the first irradiation light detects the first leakage light projected on the object other than the object to be irradiated, and the second irradiation light is projected on the object to be irradiated. Leaked light detecting means for detecting the second leaked light,
Leakage light specifying means for specifying the positions of the first leakage light and the second leakage light detected by the leakage light detection means;
Leakage light suppressing means for correcting the first leaked light and the second leaked light specified by the leaked light specifying means to be blurred.
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。 The irradiation light generation means sets at least one of the first irradiation light and the second irradiation light as image light,
The illumination device according to claim 1 or 2, wherein a distortion correction process is performed so that the image can be seen without distortion when an image is projected on the irradiated object or the object other than the irradiated object.
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