JP6557354B2 - 照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、照明装置に関する。
天井に取り付けて使用する照明器具としては、例えば、以下の特許文献1(特開平5−109309号公報)によれば、予め天井に取り付けられている電源線を利用して天井から吊り下げて使用する吊り下げ型(または、ペンダント型とも言う)照明装置が既に知られている。更に、天井や壁面に取り付けて、各種の機能を利用することができる通信機能モジュールをシーリングライトに取り付ける技術が、以下の特許文献2(特開2003−16831号公報)に開示されている。
特開平5−109309号公報 特開2003−16831号公報
しかしながら、特許文献1には、プロジェクタを、特に、吊り下げ型の照明器具に一体に組み込んで当該プロジェクタの点灯と照明光用光源の発光を行うことや装置については一切開示されていない。また、特許文献2においても、プロジェクタは、そのブロック図や簡易的な外形が開示されるのみであり、特に、上述した吊り下げ型照明器具と一体に組み込んだプロジェクタの光学的な特性や性能について考慮した技術については開示されていない。
即ち、上述した従来技術では、プロジェクタを照明器具、特に、吊り下げ型の照明器具に一体に組み込んだ場合における後にも詳細に述べる問題点についての考慮は未だ不十分であった。
そこで、本発明は、上述した従来技術における問題点に鑑みて達成されたものであり、その目的は、ユーザにとってより使い勝手が良い映像投射機能付き照明装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための一実施の態様として、照明光を発する照明ユニットと、画像を投射する投射型映像表示ユニットと、を備えた照明装置であって、前記照明装置を、その水平度を調整可能に、天井面から少なくとも3点以上で吊り下げる構造を有しており、前記投射型映像表示ユニットは、前記天井面に取り付けられた前記照明装置の投射面に対する水平度の調整をガイドするための画像を表示する機能を有するように構成すればよい。
本発明によれば、ユーザにとってより使い勝手が良い映像投射機能付き照明装置を提供することができる。
本発明の一実施の形態に係る照明装置の外観構成を、その使用環境と共に示した斜視図である。 (A)、(B)は本発明の一実施の形態に係る照明装置の筐体内における光学ユニットと照明用光源のレイアウト(配列)の一例を説明する側面図と下面図である。 本発明の一実施の形態に係る照明装置の内部構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る照明装置の、特に、投射型映像表示ユニットの機能を実行した場合の問題点について説明する図である。 本発明の一実施の形態に係る照明装置の課題を解決するための水平調整機構の原理について説明する図である。 (A)、(B)は本発明の一実施の形態に係る照明装置の水平調整機構を説明する側面図と上面図である。 (A)〜(D)は上記水平調整機構によるx座標方向の傾きの調整について説明する図である。 (A)〜(D)は上記水平調整機構によるy座標方向の傾きの調整について説明する図である。 (A)、(B)は本発明の一実施の形態に係る照明装置の他の水平調整機構を説明する側面図と上面図である。 (A)〜(D)は上記他の水平調整機構による調整過程について説明する図である。 (A)、(B)は上記水平調整機構による調整の際に用いられる表示画面の一例を示す図である。 上記水平調整機構による調整の際に用いられる表示画面の他の例を示す図である。 (A)〜(C)は本発明の一実施の形態に係る照明装置の自動化した水平調整機構を説明する照明装置の上面図、投射型映像表示ユニットの投射画像、操作パネルを示すである。 本発明の一実施の形態に係る照明装置のインタラクティブ機能を利用した調整のための構成の一例を示す図である。 上記インタラクティブ機能を利用した照明装置の外観構成を示した斜視図である。 (A)〜(D)は上記したインタラクティブ機能を利用した照明装置の水平調整機構の調整プロセスの一例を示す図である。 (A)、(B)は上記したインタラクティブ機能を利用した照明装置の水平調整機構の他の例を示す図である。 (A)、(B)は上記したインタラクティブ機能を利用した照明装置の他の水平調整機構における調整プロセスの例を示す図である。 (A)、(B)は上記したインタラクティブ機能を利用した照明装置で使用する重力センサーの照明装置への搭載例である。 (A)、(B)は上記照明装置に重力センサーを利用した場合における表示の一例を示す図である。 (A)、(B)は上記照明装置に重力センサーを利用した場合における表示の他の例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る水平調整可能な取り付(吊下げ)構造(3点止め構造)を備えた照明装置の斜視図である。 (A)、(B)は上記水平調整可能な取り付(吊り下げ)構造を備えた照明装置の正面図と側面図である。 上記水平調整可能な取り付(吊下げ)構造を構成する部材の一部を拡大して示す一部拡大断面である。 他の水平調整可能な取り付(吊下げ)構造(3点止め構造)を備えた照明装置の斜視図である。 (A)、(B)は上記他の水平調整可能な取り付(吊り下げ)構造(3点止め構造)を備えた照明装置の正面図と側面図である。 更に他の水平調整可能な取り付(吊下げ)構造(4点止め構造)を備えた照明装置の斜視図である。 (A)、(B)は本発明の一実施の形態に係る照明装置の回転角度の調整機構の一例を示す上面図である。
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する。
<ペンダント型の映像投射機能付き照明装置>
まず、添付の図1は、本発明の一実施の形態に係る映像投射機能付き照明装置の外観構成を示している。即ち、天井面から吊り下げるような形態で取り付けられる、所謂、ペンダント型と呼ばれる照明装置に映像投射機能を搭載した映像投射機能付き照明装置を示している。
図1からも明らかなように、本実施の形態の映像投射機能付き照明装置10は、例えば、キッチン、ダイニングルーム、または、居間、オフィス等の空間を構成する天井面5044などに取り付けて使用される。より具体的には、図1にも示すように、室内に設置されたテーブルや机などの上方において、所定の高さに設置される。この映像投射機能付き照明装置10は、テーブルや机の上面または壁面などに照明光を照射する照明機能と、当該テーブルまたは机などの上面(表示面または投射面)61に様々な映像を投射して表示する映像投射機能と両方有する照明装置である。なお、図1における符号5041〜5044は、ペンダント型の照明装置10を天井面5044から所望の位置に吊り下げた状態で保持するための保持具を示しており、その詳細については以下にも述べる。また、映像投射機能付き照明装置10は、その内部に、以下にも詳述する投射型映像表示ユニット100(なお、ここでは全体を参照符号100で示す)を搭載している。
映像投射機能で映像を投射したい水平面テーブルまたは机などは、映像投射機能を用いない状態で使用する際などに照明機能で照明する対象になる可能性が高い。よって、前記映像投射機能で映像を投射する領域と前記照明機能の照明光の照明範囲は少なくとも一部が重畳することが望ましい。なお、この図では、表示面61上に投射された投射面のx軸方向とy軸方向が、LxとLyにより示されている。
また、映像投射機能付き照明装置10は、後述する各種制御部を搭載することにより、照明機能の照明光と映像投射機能で投射する映像とはそれぞれON/OFFできるように構成するのが望ましい。
また、壁などに取り付けた操作パネル70(壁面操作入力部)から操作信号を有線または無線で映像投射機能付き照明装置の各種制御部に送信して、照明機能の照明光と映像投射機能で投射する映像のON/OFFを制御してもよい。また、符号190は、商用電源からの電力や操作パネル70からの操作信号等を照明装置10に供給するためのコンセントを示している。
次に、図2には、上記映像投射機能付き照明装置10の投射型映像表示ユニット100を構成する光学ユニット30と照明光源の具体的なレイアウト(配列)を示す。なお、この図の例においては、複数の半導体発光素子(LED)22が集合体を含む照明用光源全体を照明用光源20として説明している。
図2(A)および(B)は、ペンダント型の映像投射機能付き照明装置10の側面断面と下面図である。この例では、光学ユニット30が縦置きレイアウトで配置されている。また、本体である筺体(シェード)11の内側の底面には、複数の半導体発光素子(LED)22を備えた照明用光源20の基板21が取り付けられている。更に、図2(A)の下側の開口面にはこれを覆うように、拡散板12が取り付けられている。
また、筺体(シェード)11と拡散板12で形成される空間には、光学ユニット30が、照明光束の略中央部に位置するように配置されている。この図の例では、拡散板12において、光学ユニット30から下向きに投射光が出射される位置には、開口部または透過窓14が設けられる。開口部または透過窓を設けず拡散板12の全面に拡散効果があると光学ユニット30から出射される投射映像まで拡散してしまい、テーブルや机などの映像投射対象面上で映像が結像できなくなってしまうからである。
開口部または透過窓14の部分は、拡散板12を切り欠いた開口でもよく、拡散効果のないガラスなどの透過性物質でもよい。透過性物質などで形成する透過窓の場合は、拡散板12内に埃などが入りにくい構成にすることができるが、光学ユニット30から出射される投射映像に極力影響を与えないように、光学ユニット30から出射される投射光が有する波長域において極力分光特性が平坦な特性のコーティングを施すべきである。
なお、開口部または透過窓14の周囲は、直接拡散板12とつながっている必要はなく、拡散板12上の光学ユニット30の影を見えにくくするために、開口部または透過窓14と拡散板12の間に化粧板などの領域を設けてもよい。即ち、開口部または透過窓14とは、筺体(シェード)11と拡散板12で形成される空間に配置される光学ユニット30から投射される映像投射光が出射するために必要な通過口または透過口であり、その位置は、拡散板12であってもその他の構造物の一部であってもよい。
このようなレイアウト(配列)によれば、光学ユニット30を水平面に平行な方向に薄型化できるので、照明用光源20から拡散板12への照明面積に対し、光学ユニット30により形成される影の割合を小さくすることが可能となる。このことにより、拡散板12上に形成される光学ユニット30の影の影響で照明装置としての見た目の品位が低下(即ち、拡散板12上の影による照明装置として違和感)してしまうことを抑制することが可能となる。また、上記の筺体(シェード)11を拡散板で形成した場合にも、光学ユニット30の影が目立たず、照明装置としての見た目の品位の低下を抑制することが可能となる。
なお、図2には、紐引き型トグルスイッチを取り付ける場合の例を合わせて示している。図2には、紐引き型トグルスイッチの紐部分90(繊維、金属チェーン、または合成樹脂チェーンなどで構成すればよい。)と、先端部分91が示されている。紐引き型トグルスイッチを取り付ける場合は、図2に示すように、先端部分91が照明用光源20の照明光の拡散範囲内であって、投射型映像表示ユニット100の光学ユニット30からの投射映像の照射領域外になる様にレイアウトすることが望ましい。紐引き型トグルスイッチを筺体(シェード)11の下方向に取り付けることにより映像投射機能付き照明装置の小型化が図れるため、紐引き型トグルスイッチの紐部分90や先端部分91は照明用光源20の照明光の拡散範囲内に配置する。
このとき、図2に示すように、照明用光源20の照明光の光源として複数の半導体発光素子用いる場合、紐引き型トグルスイッチの紐部分90や先端部分91は複数の方向から光を照射されるため、照明用光源20の照明光の光源に対して紐引き型トグルスイッチの紐部分90や先端部分91が生じさせる影は複数の異なる照射角度の光線により薄まって目立たなくなるため、品位上問題は生じにくい。これに対し、光学ユニット30からの投射映像の光は、いずれも光学ユニット30の出射口から出射されるものである。よって、紐引き型トグルスイッチの紐部分90や先端部分91が光学ユニット30からの投射映像の照射領域にあると、紐引き型トグルスイッチの紐部分90や先端部分91が該投射映像に対して生じる影の部分は映像が欠落することになり、品位が非常に悪くなる。
したがって、映像投射機能付き照明装置に紐引き型トグルスイッチを取り付ける場合は、各図に示すように、先端部分91が照明用光源20の照明光の拡散範囲内であって、投射型映像表示ユニット100の光学ユニット30からの投射映像の照射領域外になる様にレイアウトすることが望ましい。
<映像投射機能付き照明装置の内部構成>
図3は、映像投射機能付き照明装置300の内部構成の一例を示すブロック図である。映像投射機能付き照明装置300には、映像投射機能を有する投射型映像表示ユニット100と照明光照射機能を有する照明ユニット200が含まれている。
操作信号入力部301は、操作ボタンやリモコンの受光部であり、ユーザからの操作信号を入力する。人感センサー302は、赤外線、超音波、可視光などを用いて、映像投射機能付き照明装置300周辺または映像投射機能付き照明装置300が設置された室内における人間の有無を判別するセンサーである。人感センサー302自体は、以下の説明で特に断りがない限りは、既存の技術の人感センサーを用いればよい。音声操作入力部303は、映像投射機能付き照明装置300の周囲の音声を集音して音声認識処理を行い、音声認識処理の結果を操作信号に変換する。音声操作入力部303で生成した操作信号は、映像投射機能付き照明装置300の各部の操作に用いられる。
操作検出センサー350は、表示面61上の映像投射領域を含む範囲を撮影するカメラを含んでおり、赤外光成分などの非可視光を検出することで、操作物による反射光を検知することができる。なお、操作検出センサー350の光学フィルターのカット波長を可視光波長域に設定する(例えば、赤色可視光領域の途中に設定する)ことで、赤外光以外の一部の可視光成分(即ち表示画面の投射映像)を赤外光成分とともに撮影することも可能である。操作検出センサー350からの入力は、映像投射領域付近でのユーザの手のジェスチャ操作の判別処理などに用いられる。
状態出力部304は、(1)照明ユニット200の照明光のON/OFFなどの点灯状態、(2)照明ユニット200の照明光は点灯していないが照明ユニット200自体は動作しているスタンバイ状態、(3)照明ユニット200のエラー状態、(4)投射型映像表示ユニット100の光源のON/OFFなどの点灯状態、(5)投射型映像表示ユニット100の光源は点灯していないが投射型映像表示ユニット100自体は動作しているスタンバイ状態、(6)投射型映像表示ユニット100のエラー状態、(7)人感センサー302の動作状態(動作中か否か)、(8)音声操作入力部303の動作状態(動作中か否か)、(9)操作検出センサー350の動作状態(動作中か否か)などを出力または表示するものである。
状態出力部304はこれらの複数種類の状態を、複数個のLEDインジケータの色や発光周期等を変えることによって示すように構成してもよい。また、状態出力部304はこれらの複数種類の状態を液晶モニタ、有機ELモニタ、その他の方式のモニタなどで文字やマーク等を表示する構成にしてもよい。
以上説明した、操作信号入力部301、人感センサー302、音声操作入力部303、操作検出センサー350、状態出力部304などは、それぞれ、投射型映像表示ユニット100の制御部と照明ユニット200の制御部と情報を送受信できるように構成してもよい。これにより、操作信号入力部301、人感センサー302、音声操作入力部303、操作検出センサー350などの入力は、投射型映像表示ユニット100および照明ユニット200の両者でそれぞれ処理に用いることができる。また、状態出力部304は、投射型映像表示ユニット100および照明ユニット200の両者の状態を同じLEDインジケータやモニタで纏めて示すことが可能となる。
次に、投射型映像表示ユニット100の構成を説明する。投射光学系101は、映像を表示面61へ投射する光学系で、レンズおよび/またはミラーを含む。表示素子102は、透過する光または反射する光を変調して映像を生成する素子で、例えば、透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、DMD(Digital Micromirror Device:登録商標)パネル等を用いる。表示素子駆動部103は、表示素子102に対して映像信号に応じた駆動信号を送る。
光源105は映像投射用の光を発生するもので、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、LED光源、レーザー光源等を用いる。電源106は、外部から入力されるAC電流をDC電流に変換して、光源105に電力を供給する。更に、電源106は、その他各部にそれぞれ必要なDC電流を供給する。
照明光学系104は、光源105で発生した光を集光し、より均一化して表示素子102に照射する。冷却部115は、光源105、電源106または表示素子102など、高温状態になる各部位を空冷方式や液冷方式で必要に応じて冷却する。操作信号入力部107は、操作ボタンやリモコンの受光部であり、ユーザからの操作信号を入力する。操作信号入力部107は、図1の操作パネル70からの赤外線信号や無線信号を受信してもよい。照明装置300の操作信号入力部301からの信号が投射型映像表示ユニット100に入力される場合には、操作信号入力部107がない構造にしてもよい。
映像信号入力部131は、外部の映像出力装置を接続して映像データを入力する。音声信号入力部133は、外部の音声出力装置を接続して音声データを入力する。音声出力部140は、音声信号入力部133に入力された音声データに基づいた音声出力を行うことが可能である。また、音声出力部140は内蔵の操作音やエラー警告音を出力してもよい。通信部132は、例えば、外部の情報処理装置と接続し、各種の制御信号を入出力する。通信部132は、図1の操作パネル70と有線通信または無線通信をしてもよい。
不揮発性メモリ108は、プロジェクタ機能で用いる各種データを格納する。不揮発性メモリ108に格納されるデータには、後述するインタラクティブ機能における各種操作用のデータ、表示アイコン、後述するキャリブレーション用のデータなども含まれる。メモリ109は、投射する映像データや装置の制御用データを記憶する。制御部110は、接続される各部の動作を制御する。また、制御部110は、操作信号入力部301、人感センサー302、音声操作入力部303、操作検出センサー350などと情報を入出力し、これらを制御してもよい。
インタラクティブ機能部120は、ユーザが発光ペンや指を操作することで、映像領域へ文字や図形を書き込むなどのインタラクティブ動作を行う部分である。そのために、操作検出センサー350から取得した赤外線画像を解析して発光ペンや指の位置(ユーザが操作した位置)を算出する機能や、投射映像中に操作アイコンを合成したり、ユーザの操作に基づいて描画処理等を行うアプリケーションや、外部の映像出力装置から入力される映像等の操作を行うアプリケーションなど、発光ペンや指により操作可能なアプリケーションを実行する機能などを有する。
ここで、操作検出センサー350の撮影範囲と、表示面61に投射された映像(表示素子102の映像領域の表示面61上での光学像)の範囲とが、一致することはまずない。よって、ユーザが操作(描画)した位置を算出する際に、操作検出センサー350の撮影範囲での座標と、表示面61に投射された映像中の座標位置を変換する必要がある。よって、インタラクティブ機能部120は、当該変換の処理および当該変換処理のための変換テーブルデータ(キャリブレーションデータ)を作成するための処理を行う機能などを有する。
画像調整部160は、映像信号入力部131で入力した映像データに対して画像処理を行うものである。当該画像処理としては、例えば、画像の拡大、縮小、変形等を行うスケーリング処理、輝度を変更するブライト調整処理、画像のコントラストカーブを変更するコントラスト調整処理、画像を光の成分に分解して成分ごとの重み付けを変更するレティネックス処理等がある。
ストレージ部170は、映像、画像、音声、各種データなどを記録するものである。例えば、製品出荷時に予め映像、画像、音声、各種データなどを記録しておいてもよく、通信部132を介して外部機器や外部のサーバ等から取得した映像、画像、音声、各種データなどを記録してもよい。ストレージ部170に記録された映像、画像、各種データなどは、表示素子102と投射光学系101を介して投射映像として出力すればよい。ストレージ部170に記録された音声は音声出力部140から音声として出力すればよい。
以上説明したように、投射型映像表示ユニット100には様々な機能を載せることが可能である。しかしながら、投射型映像表示ユニット100は必ずしも上述した構成の全てを有する必要はない。映像を投射する機能があればどのような構成でもよい。
次に、照明ユニット200の構成の詳細について、以下に説明する。
制御部201は、接続される各部を制御する。また、制御部201は、操作信号入力部301、人感センサー302、音声操作入力部303、操作検出センサー350などと情報を入出力し、これらを制御してもよい。操作信号入力部203は、操作ボタンやリモコンの受光部であり、ユーザからの操作信号を入力する。操作信号入力部203は、図1の操作パネル70からの赤外線信号や無線信号を受信してもよい。照明装置300の操作信号入力部301からの信号が照明ユニット200に入力される場合には、操作信号入力部203がない構造にしてもよい。不揮発性メモリ204は、照明ユニット200で用いる各種データを格納する。
電源202は、外部から入力されるAC電流をDC電流に変換して、発光素子ドライバ(210、220など)に電力を供給する。更に電源202は、その他各部にそれぞれ必要なDC電流を供給する。発光素子ドライバ(210、220など)は、電源202から供給される電力を用い、制御部201の制御に基づいて発光素子(211、212、213、221、222、223など)を発光する。当該発光素子が、照明ユニット200の発する照明光の光源となる。
例えば、図3の例では、発光素子ドライバA210は、直列で接続したn個の発光素子A1、A2、・・・、An(211、212、213など)を纏めて駆動する。発光素子ドライバA210は、制御部201の制御に基づいて、これらの発光素子の輝度や色などを変更する。同様に、発光素子ドライバB220は、直列で接続したm個の発光素子B1、B2、・・・、Bm(221、222、223など)を纏めて駆動する。発光素子ドライバB220は、制御部201の制御に基づいて、これらの発光素子の輝度や色などを変更する。このように構成することにより、発光素子ドライバごとに複数の発光素子の輝度や色を変える制御が可能となる。図3の例では、発光素子ドライバと複数の発光素子のセットを2つの例を示したが、1つでも3つ以上でも構わない。必要に応じて増減すればよい。
以上説明した構成により、照明ユニット200は、輝度および/または色が可変の照明光を発することができる。
<プロジェクタ出射面の傾きと投射画面の調整>
続いて、以上説明した本実施の形態の映像投射機能付き照明装置10において、投射型映像表示ユニット100(上記の図1を参照)により、例えば机の上面(表示面)61へ情報を表示する機能を実行した場合の課題について、以下に図4を用いて説明する。
図4に示すように、映像投射機能付き照明装置10が表示面61に対して平行に取り付けられた場合には、例えば、x座標(図1のLxを参照)は、以下の関係を満たすように表示され、問題はない。
Lx=Itanθ
しかしながら、図に破線で示すように、照明装置10が表示面61に対して傾斜角:Δθだけ傾斜して取り付けられた場合には、表示面61上に表示されるLxは、以下のようになる。
L’x=Itan(θ−Δθ)+ItanΔθ
L’x<Lx
即ち、投射型映像表示ユニット100がx座標上で前傾した場合には、投射面(Lx)は縮む。また、y座標(図1のLyを参照)上で傾斜した場合にも同様であり、即ち、表示面61上において投射面が歪むこととなり、好ましくない。
そこで、本実施の形態では、照明装置10に水平度を調整可能とする水平調整機構を備えることにより上述した課題を解決するものであり、以下にその原理について、図を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、説明を簡単にするため、図5に示すように、照明装置10の天板5000の4か所には、それぞれ、例えば、ピアノ線などの剛性の高い糸状のワイヤを取り付け、これら4本のワイヤ5041〜5044を天井に固定し、これら4本のワイヤ5041〜5044は、後のも詳細に述べるが、それぞれ、その長さは調整可能となっている。
<手動による調整>
これら4本のワイヤ5041〜5044を含む調整機構(具体的な構造については後に説明する)を照明装置10の側面と上面から見たのが図6(A)および6(B)であり、特に、図6(B)では、これらの4本のワイヤ5041〜5044は、天板5000の中心を通るx座標とy座標によって分けられた4つに分割された領域に取り付けられており、更に、各ワイヤの調整機構を、ここでは説明の便宜上、摘み(ボタン)adjA、adjB、adjC、adjDとして示している。なお、これら調整機構である摘み(ボタン)adjA、adjB、adjC、adjDは、これを右に回す(時計回り)ことにより各ワイヤの長さは短くなり、他方、これを左に回す(反時計回り)ことにより各ワイヤの長さは長くなるものとする。これによれば、上記図5に矢印で示すように、各ワイヤは上下方向に長さが調整でき、もって、天板5000を水平に調整し、照明装置10の投射型映像表示ユニット100を水平(正常)な状態にすることが可能となる。
図7には、特に、x座標方向の傾きの調整の例について説明する。但し、ここでは、y座標方向の傾きはない(または、調整済み)ものとする。
図7(A)には、調整前の、即ち、x座標の方向に傾きを有する照明装置10の投射型映像表示ユニット100からの投射画像が示されており、この図からも明らかなように、下辺の頂点の位置が本来の位置からずれて頂点D’および頂点C’となっており、辺C’ D’が辺ABより短い状態で台形状に歪んでいる。即ち、ワイヤ5043、5044が長い状態になっている。そこで、摘み(ボタン)adjDを時計回りに回転することにより、ワイヤ5043の長さを短くすることができ、図7(B)に示すように、その形状が補正され、そして、図の頂点Aが概ね90度になったら調整を止める。続いて、摘み(ボタン)adjCを時計回りに回転することにより、ワイヤ5044の長さを短くすることができ、図7(C)に示すように、その形状が同様に補正され、図の頂点Bが概ね90度になったら調整を止める。その結果、図7(D)に示すように、投射型映像表示ユニット100の傾斜が補正されて長方形(正方形を含む)の投射画像が得られる。
このことはy座標方向の傾きの調整についても同様であり、その調整工程を図8(A)〜(D)に示す。即ち、投射型映像表示ユニット100のy座標の方向の傾斜が補正されて長方形(正方形を含む)の投射画像が得られる。
また、上記した4本のワイヤに替えて、3本のワイヤにより照明装置10を天井から吊り下げる場合の水平調整機構とその調整過程について図9および図10に示す。この場合、図9(A)および(B)にも示すように、3本のワイヤは、その1本のワイヤ5021は天板5000の中心を通るx座標(または、y座標)上に固定され、残りの2本のワイヤ5022、5023は、y座標に平行、かつ、上記ワイヤ5021の固定位置とは反対側に固定される。そして、この場合には、ワイヤ5021の長さは固定であり、残りの2本のワイヤ5022、5023が可変(長さ調整可能)となっており、これら残りの2本のワイヤ5022、5023に上述した摘み(ボタン)adjE、adjFが取り付けられて調整機構が構成されている。
図10(A)には、調整前の投射型映像表示ユニット100からの歪んだ投射画像が示されており、図10(B)に示すように、摘み(ボタン)adjEを時計回りに回転することにより、頂点E’を本来の位置Eに戻して頂点Aが概ね90度になったら調整を止める。次に、摘み(ボタン)adjFを時計回りに回転することにより、頂点F’を本来の位置Fに戻して、全頂点A〜Fが概ね90度になったら調整を止める。その結果、図10(D)に示すように、投射型映像表示ユニット100の傾斜が補正されて長方形(正方形を含む)の投射画像が得られる。
なお、上記の調整の際には、照明装置10の投射型映像表示ユニット100をON状態にして表示面61上に長方形(正方形を含む)の投射画像が得られるようにするが、その際、上記投射型映像表示ユニット100を利用することによれば、同時に、図11や図12に示すような表示を行うことによれば、上述した照明装置10の傾きの調整作業が行い易くなる。
即ち、図11(A)は、照明装置10を4本のワイヤで吊り下げた場合の水平調整機構による調整の際に用いられる表示画面の一例を示しており、ここでは、投射型映像表示ユニット100から表示面61上に投射した画像の四隅に、天板5000に取り付けた上述したワイヤの調整機構である摘み(ボタン)adjA、adjB、adjC、adjDに対応させて、投射画像の頂点A、B、C、Dが表示される。かかる表示を調整時に同時に行うことによれば、作業者は、摘み(ボタン)を回転することによって変化する投射画像の位置(頂点)を容易に把握することができることから、調整作業を行い易くなる。
なお、その際、それらの摘み(ボタン)に対応する頂点の位置だけではなく、更には、図12にも示すように、摘み(ボタン)の回転方向とそれに伴う頂点の移動方向を矢印等によって表示することによれば、作業者は、より直感的に、必要な摘み(ボタン)の回転方向を把握できることとなり、機器の設置が便利になる。なお、この図示の例では、特に、上記図11(A)に示した頂点Dにおける表示の一例を示しており、ここでは、丸い矢印で摘み(ボタン)の回転方向を示すと共に、それに伴う頂点Dの移動方向については、白抜の矢印で示している。
更に、図11(B)は、照明装置10を3本のワイヤで吊り下げた場合の水平調整機構による調整の際に用いられる表示画面の一例を示している。これによっても、上記と同様に、摘み(ボタン)と移動する頂点との間の対応関係が容易に把握するとが可能となるという効果が得られ、更には、この場合にも、上述した図12にも示したような表示を同時に行うことによれば、作業者にとってより好適な調整作業に好適な作業ガイド情報が得られることとなる。
また、図13には、上述した摘み(ボタン)を図示しないモータ等によって回転させることによって水平調整機構による調整を自動化した場合に適用可能な表示画面の一例を示す。図13(A)において、各摘み(ボタン)adjA、adjB、adjC、adjDには、ここでは図示しないモータ等の回転駆動部等が連結されており、更に、赤、緑、青、黄の4色が予め割り当てられる。そして、図13(B)に示すように、水平調整機構による調整を行う際には、上述した摘み(ボタン)adjA、adjB、adjC、adjDに対応した赤、緑、青、黄の4色が、投射画像の各頂点の近傍に表示される。一方、例えば、リモコンや壁などに取り付けた操作パネル70には、図13(C)に示すように、上記赤、緑、青、黄の4色に対応した選択ボタン5011〜5014と、照明装置10の調整の方向を示す上下の矢印5015、5016が設けられている。
そこで、調整を行う作業者は、図13(B)に示す投射画像を観察しながら、どの頂点を移動すべきかを、図13(C)に示した操作パネル70上で、対応する色で示された選択ボタン5011〜5014を選択することにより決定する。その後、移動すべき方向に従って、上記上下の矢印5015、5016の何れか一方を押す。これにより、上述した水平調整機構による調整を、操作パネル70のボタンを操作するだけの容易な作業で可能となる。なお、以上に述べた例では、図13(C)に示すような操作ボタンを備えた操作パネル70を利用するものとして説明したが、しかしながら、本発明はこれに限定されることなく、例えば、リモコンや図13(C)に示すような操作ボタンを備えた操作パネルを、投射型映像表示ユニット100によって投射される画像の一部として表示することによっても実現可能であることは、当業者にとっては明らかであろう。
なお、上述した実施の形態では、3本または4本のワイヤによって照明装置10を吊り下げた場合の水平調整機構について詳述した。しかしながら、これに加え、当該照明装置10の回転位置を調整する必要性も考えられるが、ここでは図示しないが、上述した天板5000に回転可能な機構を取り付けること等によって、照明装置10の回転位置をも含めて調整可能とすることもできる。
<インタラクティブ機能を利用した調整>
更に、上述した照明装置10の水平調整機構のインタラクティブ機能を利用した調整について、特に、カメラを搭載した例について以下に図14を参照しながら述べる。なお、図14は、上記図3に詳細に示した照明装置100の構成要件のうち、インタラクティブ機能を利用した調整に必要なものを含めて抽出しまたは追加して示したものである。
なお、ここでそのための構成とは、図14にも示すように、リムーバブル記録媒体1701A、リムーバブル記録媒体1701Aを挿入するリムーバブル記録媒体スロット1701B、リムーバブル記録媒体制御部(リムーバブル記録媒体IF)1702、マイコン1703(図3の制御部110に対応)、メモリ1704(図3のメモリ109や不揮発性メモリ108に対応)、照明部1708(図3の照明ユニット200に対応)、LEDドライバ1709(図3の発光素子ドライバA210、B220に対応)、LED照明1710(図3の発光素子A1〜Bm211〜223に対応)、プロジェクタ部1711(図3の投射型映像表示ユニット100に対応)、パネルドライバ1712(図3の表示素子駆動部103に対応)、パネル1713(図3の表示素子102に対応)、投射光学系1714(図3の投射光学系101に対応)、照明光学系1715(図3の照明光学系104に対応)、光源1716(図3の光源105に対応)、光源駆動部1717(図3の表示素子駆動部103に対応)を備えている。
かかる構成によれば、操作者は、例えば自己のパーソナルコンピュータ(PC)1720Aまたはスマートフォンやタブレット端末1720Bにより(PCまたはスマートフォンやタブレット端末側の操作)、メッセージとして表示すべきコンテンツ(以下に示す)を作成し、その後、作成したコンテンツを上記リムーバブル記録媒体1701A上にコピーする。このことによれば、例えば、以下の図16や図18に示すような表示情報を予め編集し、照明装置10の投射型映像表示ユニット100をON状態で表示面61上に表示することができる。
また、図14では、更に、インタラクティブ機能を実現するための構成を示しており、そのための構成として、ユーザのタッチ操作やジェスチャ操作を検出するための操作検出センサー2201を構成している。なお、この操作検出センサー2201は、図15にも示すように、照明装置10の一部(具体的には、その底部をなす拡散板12の一部)に取り付けられたカメラを含んでおり、これにより、表示面61上の上方からの見た映像を取り込むことができる。また、当該操作検出センサー2201により検出されたタッチ操作がマイコン1703へ入力される。
更に、マイコン1703からの出力が入力される音声処理部2405、音声処理部2405からの音声信号を音に変換して出力するスピーカー2406をも備えている。また、図14からも明らかなように、本実施の形態では、マイコン1703からは、キーストーン調整信号がプロジェクタ部1711のパネルドライバ1712へ出力されると共に、色温度調整信号、ON/OFF、明るさ調整信号が照明部1708のLEDドライバ1709へも出力されている。
続いて、上述したインタラクティブ機能を利用した照明装置10の水平調整機構の調整プロセスについて、図16を参照しながら以下に詳述する。
まず、上記の操作検出センサー2201を構成するカメラにより表示面61上に投射された画面を検出し、マイコン1703等により画像処理等によって画面の外枠の歪みの有無を判定する。その結果、画面外枠の歪みを検出した場合には、図16(A)にも示すように、投射画面上にそのことを示す表示、本例では、「NG」を点滅しながら表示すると同時に、「adjDボタンを時計回りに回して下さい」等の操作指示を投射する。操作者は、この指示に従って調整を行い(但し、ここでは、上記図13(C)に示した「黄」ボタン5013と下向きの白抜き矢印を押すものと仮定する)、その結果、図の左辺が概ね正しい位置に来た場合、図16(B)にも示すように、「OK」の表示を点滅しながら表示する。その後、未だ調整すべき辺がある場合には(本例では、右辺と下辺)、再び、「NG」を点滅しながら表示すると同時に、調整が必要なボタンを決定し(この場合、adjCボタン)、図16(C)にも示すように、「adjCボタンを時計回りに回して下さい」等の操作指示を投射する。操作者は、この指示に従って調整を行う(図13の例では、「青」ボタン5014と下向きの白抜き矢印5016を押す)。
上述した指示に従って操作者が調整を行った結果、表示面61上に投射された画像の外枠の歪みは消え(即ち、概ね本来の長方形になった)と判定された場合には、図16(D)にも示すように、「OK」と共に「調整終了」等の指示を投射して調整の終了を操作者に知らせる。
なお、以上では、インタラクティブ機能を利用した調整について、照明装置10を4本のワイヤにより天井から吊り下げた場合に基づいて説明したが、しかしながら、本発明はかかる構成にのみ限定されることなく、既述の図9にも示したように、照明装置10を3本のワイヤにより天井から吊り下げた場合においても、上記と同様に、インタラクティブ機能を利用した調整を実現することができることは、当業者であれば明らかであろう。
また、上記では、カメラからの画像処理により画像の形状(歪み)を判断し、必要な調整作業の指示を投射面上に表示する例について述べたが、更に、ワイヤ長の調整を、例えば、モータを利用した機構により自動化することなどによれば、上述した調整のプロセスを自動化することも可能であろう。
また、図17(A)および(B)に示すように、照明装置10の天板5000の上に、更に、当該天板に対して回転位置(回転角度方向)が調整可能な回転盤5033を取り付け、当該回転盤5033に天井から延びた3本または4本のワイヤを取り付けることによれば、上述した照明装置の水平調整(投射画像の歪調整)に加えて、投射画像の回転位置の調整も可能となる。なお、ここでは、照明装置10を3本のワイヤにより天井から吊り下げた場合についてのみ述べたが、4本のワイヤによる場合にも同様であることは明らかであろう。また、照明装置10の天板5000と上記回転盤5033との回転位置の調整は、手動で行ってもよく、または、例えばモータ等を利用して自動で行ってもよい。
続いて、図18(A)および(B)には、上述した回転盤5033による回転機構により投射画像の回転位置の調整を行う例を示す。なお、この例は、上記図16にも示したインタラクティブ機能を利用した調整の例である。
例えば、上述した照明装置の水平調整(投射画像の歪調整)の完了後、照明装置10の投射型映像表示ユニット100からの投射画像の平行度を、本例では床板5032の木目(図の水平方向)に並行に配置されたテーブル(表示面)61に対して合わせる(一致させる)場合、図18(A)にも示すように、例えば、「NG」を点滅しながら表示すると同時に、「回転盤を回して調整してください」等の操作指示を投射する。また、このとき、投射画像とテーブル(表示面)61との角度のずれ「Δθ」をも表示することによれば、操作者にとっては好都合であろう。
上述した指示に従って操作者が回転角度を調整た結果、投射画像の平行度(配置方向)がテーブルと概ね一致すると、図18(B)にも示すように、「OK」を点滅しながら表示すると同時に、「調整終了」の表示を投射する。なお、ここでも、インタラクティブ機能を利用した調整だけではなく、更には、モータ等を利用した機構により自動化することも可能である。
また、上述したインタラクティブ機能を利用した水平調整機構では、投射画像の歪や回転角のずれを検知するための手段としてカメラを採用した例について述べたが、その他には、重力センサー、例えば、MEMS加速度センサーを利用することも可能である。
このMEMS加速度センサーは、図19(A)に示すように、Ax、Ay、Azの3軸方向の加速度をアナログ電圧で出力し、その出力電圧からセンサーの傾きを検出可能である。、図19(B)に示すように、照明装置10へ加速度センサーを搭載することで、Ax,Ay方向の出力電圧から照明装置10の傾きを検出可能である。
なお、インタラクティブ機能を利用した水平調整機構に上記の重力センサーを採用した場合における表示の一例を、図20および図21に示す。
図20(A)および(B)の例では、上記図11や図12とほぼ同様に、重力センサーにより照明装置10を含めた投射型映像表示ユニット100の傾きを検知して調整が必要な個所を判定し、その場所に表示する矢印を色付け(例えば、黄色:但し、図ではメッシュ表示)して表示する(なお、調整が必要ない個所の矢印は白色)。そして、調整が完了すると、白色となる。この例では、下辺の両端のC’とD’の矢印が色付け(黄色)して表示される。
また、図21(A)および(B)の例では、更に、投射画面の中央部に、所謂、水準器700のイメージを表示したものである。即ち、図の略中央部に示された小さな「○」は水準器内の気泡710を表しており、この気泡710は、照明装置10を含めた投射型映像表示ユニット100が平行になるに従って、図中の矢印で示すように、水準器700の中央部に移動する。なお、ここでは、気泡710が、調整基準となる内側の枠720の内部に入れば調整が完了したものとしている。
<照明装置の取り付け(吊り下げ)構造>
続いて、上記に内部構造を含めてその詳細を述べた照明装置10を天井に、上述したように、水平に調整可能に取り付ける(吊り下げる)ための構造について、添付の図面を参照しながら、以下に説明する。
図22は、所謂、3点止め構造の一例を示している。また、図23(A)および(B)は、上記図22に示した3点止め構造の正面図と側面図をそれぞれ示している。これらの図からも明らかなように、照明装置10の天板5000(上記図を参照)の3か所には、それぞれ、ワイヤ5041〜5043の下端が固定されており、他方、これら3本のワイヤの他の端(上端)は、天井面に設けられる照明用の商用電源(例えば、照明器具用のコンセント:ここでは図示しない)に取り付けられる外形が椀状の取付け部材5500に固定されている。なお、図中の参照符号5600は、上記の照明装置10に必要な電力を供給し、または、必要な制御信号をも含めて伝送するためのケーブルを示している。また、図中の符号5060は、以下に詳細に述べる長さ調整部材を示す。
更に、図24は、上述の構造を構成する部材であるワイヤ(例えば、ワイヤ5041)の一部を拡大して示した一部拡大断面を示している。図からも明らかなように、当該ワイヤ5041は、2本のワイヤ5041−1、5041−2に分かれており、それらの先端部分には、それぞれ、ネジ溝5050−1、5050−2が形成されている。そして、これら2本のワイヤ5041−1、5041−2の先端部は、ナット状の長さ調整部材5060の内部に挿入され、その内周面に形成されたネジ溝5061−1、5061−2に螺合している。
より詳細には、例えば、上記ワイヤ5041−1の先端部に形成されたネジ溝5050−1と、当該先端が螺合される調整部材5060のネジ溝5061−1(図の左側)は、例えば、右ねじを形成しており、他方、上記ワイヤ5041−2の先端部に形成されたネジ溝5050−2と、当該先端が螺合される調整部材5060のネジ溝5061−2(図の右側)は、左ねじを形成している。かかる構成によれば、図に矢印で示すように、上記調整部材5060を反時計方向Aに回転することにより、2本のワイヤ5041−1、5041−2は互いに近接する方向Aに移動し、これとは反対に、時計方向Bに回転することによれば、2本のワイヤ5041−1、5041−2は互いに離反する方向Bに移動する。このことから、ワイヤ5041の全体の長さを調節することが可能となる。
なお、上記の例では、椀状の取付け部材5500からは、3本のワイヤをそれぞれ下方に延びて取り付ける3点止め構造について述べたが、これに替えて、図25、および、図26(A)および(B)に示すように、椀状の取付け部材5500から延びた2本のワイヤにより上述した3点止め構造を実現することも可能である。なお、この場合には、例えば、2本のワイヤ5042、5043を、その上部を1本に纏め、全体として「Y」字状に形成したワイヤとする。更に、ここでは、残りの1本のワイヤ5041には上記した調整部材5060を取り付けず、他方、残りの2本のワイヤ5042、5043には、それら上部の1本のワイヤに纏めた部分に調整部材5060を取り付けると共に、それら2本のワイヤの分岐した一方(本例では、ワイヤ5043)に調整部材5060を取り付ける。本例では、椀状の取付け部材5500には2本のワイヤだけを取り付けることから、特に、当該取付け部材が小さな寸法である場合等に好適であろう。
即ち、かかる構成によっても、上述したと同様にして、照明装置10の3点止め構造を実現することができる。なお、このような構成では、上記図9および図11(B)に示した3点止め構成のための投射画像においては、頂点Aがワイヤ5041に対応し、他の頂点E、Fが他のワイヤ5042、5043に対応するものとして設定すればよい。
このように、照明装置10を天井に取り付ける(吊り下げる)ための構造として上述した3点止め構造を採用することによれば、ワイヤの本数や調整部材の数を低減してより経済的なお構造とすることが可能となる。しかしながら、本発明はこれに限定されることなく、上記でも述べた4本のワイヤによる4点止め構造も同様に採用可能であることは当業者であれば自明であろう。なお、その場合には、上記図24に示した長さ調整部材5060を含む4本のワイヤ5041〜5044の下端を、上記図5にも示したように、照明装置10天板5000の4か所に取り付けて、その上端を取付け部材5500に固定する。
更には、図27に示すように、2本のワイヤの上部を1本に纏めて全体として「Y」字状に形成した(上記図25を参照)ワイヤを2本利用することによって、照明装置10の4点止め構造を実現することができる。なお、上述した3点止め構造をも含めて、照明装置を吊り下げた際の安定性を考慮すれば、当該照明装置の重心Gが、ワイヤが天板5000上に固定された3つの点、または、4つの点によって規定される、三角形、または、四角形の領域(図27に斜線部で示す)の内部に存在するように設定されることが好ましく、その場合、特に、4点止め構造によれば、当該領域をより大きく設定することができることから好ましいであろう。
加えて、図28(A)および(B)に示すように、3本のワイヤ5041〜5043の下端が固定された3つの部材5051〜5053を保持するアーム5055〜5057は、回転盤5033により所定の位置に保持される。回転盤5033はその中心に回転軸を有し、天板5000を回転可能に保持する。天板5000上には回転軸を有するカム5054が設けられ、アーム5056上に設けられたストッパー5058-1および5058−2により回転位置を規制される。図28(A)では、カム5054はストッパー5058−1と当接している。カム5054をストッパー5058−2の方向へ回転させると、天板5000も回転する。図28(B)に示すように、カム5054がストッパー5058−2と当接すると、天板5000は約90度回転したことになる。カム5054を回転軸周りに回転することにより天板5000の回転角の微調整が可能であり、投射面に対して最適な配置を得ることができる。本実施例ではストッパー5058−1および5058−2内にマグネットを有しカム5054を磁力により吸着することで天板5000の位置を定めている。
また、ここでは図示しないが、照明装置を吊り下げるワイヤの一部に上記図24に示した長さ調整部材5060を取り付けることに替えて、例えば、モータ等を利用した巻上部をワイヤの端部に取り付けることによれば、上述した手動の長さ調整を自動化することも可能となる。更に、上記図17や図28にも述べた照明装置10の天板5000と回転盤5033との間に、その間の回転角度を調整するための機構として、例えば、モータやラック・ピニオン機構などを利用することによれば、やはり、自動化できることは、当業者であれば自明であろう。
以上、本発明の種々の実施例になる映像投射機能付き照明装置について述べた。しかしながら、本発明は、上述した実施例のみに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するためにシステム全体を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能であろう。
10…照明装置、100…投射型映像表示ユニット、200…照明ユニット、61…表示面、5000…天板、5021〜5024…ワイヤ、5033…回転盤、5060…調整部材、5500…取付け部材。

Claims (10)

  1. 照明光を発する照明ユニットと、
    画像を投射する投射型映像表示ユニットと、
    を備えた照明装置であって、
    前記照明装置を、その水平度を調整可能に、天井面から少なくとも3点以上で吊り下げる構造を有しており、
    前記投射型映像表示ユニットは、前記天井面に取り付けられた前記照明装置の投射面に対する水平度の調整をガイドするための画像を表示する機能を有する、照明装置。
  2. 請求項1に記載の照明装置において、
    前記投射型映像表示ユニットは、前記天井面に取り付けられた前記照明装置の投射面に対する水平度を検知する手段を有しており、前記水平度を検知する手段により検知された水平度に基づいて、生成された水平度の調整をガイドするための前記画像を投射する、照明装置。
  3. 請求項2に記載の照明装置において、
    前記水平度を検知する手段は、前記投射型映像表示ユニットから投射された画像を検知するカメラである、照明装置。
  4. 請求項2に記載の照明装置において、
    前記水平度を検知する手段は、重力センサーである、照明装置。
  5. 請求項1に記載の照明装置において、
    前記投射型映像表示ユニットにより投射される前記水平度の調整をガイドするための画像は、調整を行う位置の表示を含む、照明装置。
  6. 請求項5に記載の照明装置において
    記水平度の調整をガイドするための画像は、調整を行う方向の表示を含む、照明装置。
  7. 請求項2に記載の照明装置において、
    前記投射型映像表示ユニットにより投射される前記水平度の調整をガイドするための画像は、前記水平度を検知する手段により検知された前記照明装置の水平度に基づいた指示を含む、照明装置。
  8. 請求項7に記載の照明装置において、
    前記水平度に基づいた指示は、予め設定可能である、照明装置。
  9. 請求項1に記載の照明装置であって、
    前記照明装置を、前記天井面から吊り下げる前記構造は、少なくとも3本以上の吊り下げ部材からなり、そのうちの少なくとも2本またはそれ以上が、長さ調整可能である、照明装置。
  10. 請求項1に記載の照明装置であって、
    前記天井面から吊り下げた前記照明装置を回転角度方向に調整可能な構造を有する、照明装置
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