JP7167947B2 - 照明制御装置及び照明制御方法、照明装置、並びに照明システム - Google Patents
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Description
光源の位置及び種類に関する情報を決定する決定部と、
決定した前記光源を再現するために前記照明装置の表面の各点から射出すべき光線を計算する光線計算部と、
算出した前記光線を実現するための前記空間光変調器の各画素の画素値を決定する画素値決定部と、
前記決定した画素値に基づいて前記空間光変調器を制御する制御部と、
を具備する照明制御装置である。
光源の位置及び種類に関する情報を決定する決定ステップと、
決定した前記光源を再現するために前記照明装置の表面の各点から射出すべき光線を計算する光線計算ステップと、
算出した前記光線を実現するための前記空間光変調器の各画素の画素値を決定する画素値決定ステップと、
を有する照明制御方法である。
空間光変調器と、
バックライトと、
前記空間光変調器の各画素から射出される光の方向を制御するレンチキュラーシートと、
を具備し、
前記レンチキュラーシートは、複数のレンズレットと、前記複数のレンズレットを2次元平面上で支持するフレームを備える、照明装置である。
空間光変調器及びレンチキュラーシートを備えた照明装置と、
光源の位置及び種類に関する情報を入力するユーザインターフェース部と、
前記入力に基づいて決定した前記光源を再現するために前記照明装置の表面の各点から射出すべき光線を計算し、前記光線を実現するための前記空間光変調器の各画素の画素値を決定して、前記空間光変調器を制御する照明制御部と、
を具備する照明システムである。
図1には、本明細書で開示する技術を適用した照明システム100の構成例を模式的に示している。図示の照明システム100は、照明装置110と、照明制御部120と、ユーザインターフェース部130で構成される。まず、各部が有する機能について説明する。
続いて、上記の照明システム100を利用してIntegral Illuminationを実現する制御方法について、ユーザインターフェースを含めて、詳細に説明する。
所望する光源を再現するには、SLM111の各画素の色と明るさ(RGB値又は輝度値)を指定する必要がある。しかしながら、ユーザが各画素の画素値を直接操作することは直感的ではなく、困難である。そこで、本実施形態では、スマートフォンやタブレット、PCなどからなるユーザインターフェース部130のGUI画面上でユーザが再現したい光源を選択できるようにし、選択した光源を再現するための画素パターンへの変換は照明制御部120により自動的に行なうようにした。
光線計算部122は、ユーザインターフェース部130を通して指定された光源を再現するために、照明装置110の表面上の各点からどのような光線を射出すればよいかを算出する。
レンチキュラーシート113を構成するレンズレットは、直径5~10ミリ程度(例えば、8ミリメートル)の透明な円筒形状の物体であり、その上面には凸形状のレンズが形成されている。また、レンズレットの下には、SLM111を構成する画素の2次元アレイが配設されている。例えば、図10に示すように、32×32個の画素アレイの上に1つのレンズレットが配置されている。但し、1つの画素は、RGBの3原色のサブ画素をそれぞれ1以上含んでおり、各画素についてRGBの色毎に値(階調)を指定してさまざまな色を表示することができるものとする。
レンチキュラーシートは、Integrated Imaging並びにIntegral Illumination、すなわち光線再生技術に不可欠の構成部品である。
まず、個々のレンズレットを、ポリカーボネートなどの耐熱性の高い素材を用いて製作する。例えば、射出成形などの成形技術を利用して、同一形状をした多数のレンズレットを製作することができる。図16には、製作されたレンズレットを示している。
続いて、レンズレットを嵌め込む不透明な枠(フレーム)を、同様に耐熱性の高い素材を用いて製作する。図17には、フレームの構成例を示している。図示のフレームは、複数のレンズレットを2次元アレイ状に配置するための、各レンズレットを挿入する多数のソケットを有している。図17に示すフレームは、複雑な形状をしているが、例えば3Dプリンティングを用いて製作することができる。
続いて、フレームの各ソケットにそれぞれレンズレットを嵌め込んでいく。図18には、フレームにレンズレットを嵌め込んだ様子を示している。また、図19には、フレームにはめ込まれたレンズレットを拡大して示している。フレームに各レンズレットを嵌め込む作業は、手作業であってもよいし、工業ロボットなどを利用して自動化してもよい。
後述するようにレンズレットとフレームの間に存在する隙間に耐熱用の接着剤を流し込むが、その前に、底面から接着剤が漏れるのを防ぐための皮膜を形成する。例えば、レンズレットを嵌め込み終えたフレームの底面に、ストリッパブルペイントのような一時保護塗料を塗布して、皮膜を形成する。
上述したように、レンズレットを嵌め込んだフレームの底面に皮膜を形成して保護を施した後に、フレームの上面側から、レンズレットとフレームの間に存在する隙間に耐熱用の接着剤を流し込む。この過程では、ディスペンサーなどを用いてもよいし、漏斗状の器具を用いてもよい。
耐熱用の接着剤の流し込みを終了すると、乾燥処理して耐熱用の接着剤を固める。そして、耐熱用の接着剤が固まったら、底面の皮膜を取り除く。
(1)空間光変調器及びレンチキュラーシートを備えた照明装置を制御する照明制御装置であって、
光源の位置及び種類に関する情報を決定する決定部と、
決定した前記光源を再現するために前記照明装置の表面の各点から射出すべき光線を計算する光線計算部と、
算出した前記光線を実現するための前記空間光変調器の各画素の画素値を決定する画素値決定部と、
前記決定した画素値に基づいて前記空間光変調器を制御する制御部と、
を具備する照明制御装置。
(2)前記決定部は、ユーザインターフェース部に対する入力に基づいて、前記光源の位置及び種類に関する情報を決定する、
上記(1)に記載の照明制御装置。
(3)前記ユーザインターフェース部をさらに備える、
上記(2)に記載の照明制御装置。
(4)前記ユーザインターフェース部は、選択可能な光源プリセットを提示する、
上記(2)又は(3)のいずれかに記載の照明制御装置。
(5)前記ユーザインターフェース部は、光源の明るさや光の色、時間に応じた変化、光源が射出する光の一部を遮るマスクの設置のうち少なくとも1つを含むパラメータの入力を受け付ける、
上記(2)乃至(4)のいずれかに記載の照明制御装置。
(6)前記ユーザインターフェース部は、光源の位置又は方向を指示するドラッグ操作を受け付ける、
上記(2)乃至(5)のいずれかに記載の照明制御装置。
(7)前記光線計算部は、モンテカルロ法に基づいて、前記光源から照射される所定本数の光線を計算する、
上記(1)乃至(6)のいずれかに記載の照明制御装置。
(8)前記光線計算部は、前記光源の明るさに応じた本数の光線を計算する、
上記(7)に記載の照明制御装置。
(9)前記光線計算部は、各光線について前記照明装置の表面との交点に基づいてその光線を射出するレンズレットを選択して、各レンズレットが射出すべき光線のグループを定義し、
前記画素値決定部は、グループ中の各光線について、レンズレットが光線を射出できる有限個の方向のうち最も近いものを選び出し、光線に割り当てられたパラメータに基づいてその光線を射出する画素の画素値を決定する、
上記(7)又は(8)のいずれかに記載の照明制御装置。
(10)前記画素値決定部は、画素の明るさとレンズレットから射出される光の明るさの関係に基づいて、各画素の色と明るさを決定する、
上記(9)に記載の照明制御装置。
(11)空間光変調器及びレンチキュラーシートを備えた照明装置を制御する照明制御方法であって、
光源の位置及び種類に関する情報を決定する決定ステップと、
決定した前記光源を再現するために前記照明装置の表面の各点から射出すべき光線を計算する光線計算ステップと、
算出した前記光線を実現するための前記空間光変調器の各画素の画素値を決定する画素値決定ステップと、
を有する照明制御方法。
(12)空間光変調器と、
バックライトと、
前記空間光変調器の各画素から射出される光の方向を制御するレンチキュラーシートと、
を具備し、
前記レンチキュラーシートは、複数のレンズレットと、前記複数のレンズレットを2次元平面上で支持するフレームを備える、
照明装置。
(13)前記複数のレンズレットは、耐熱性の接着剤で前記フレームに固定される、
上記(12)に記載の照明装置。
(14)空間光変調器及びレンチキュラーシートを備えた照明装置と、
光源の位置及び種類に関する情報を入力するユーザインターフェース部と、
前記入力に基づいて決定した前記光源を再現するために前記照明装置の表面の各点から射出すべき光線を計算し、前記光線を実現するための前記空間光変調器の各画素の画素値を決定して、前記空間光変調器を制御する照明制御部と、
を具備する照明システム。
110…照明装置、111…SLM(空間光変調器)
112…バックライト、113…レンチキュラーシート
120…照明制御部、121…光源位置・種類決定部
122…光線計算部、123…画素値決定部、124…SLM制御部
130…ユーザインターフェース部
Claims (14)
- 空間光変調器及びレンズレットを2次元配置して構成されるレンチキュラーシートを備えた照明装置を制御する照明制御装置であって、
光源の位置及び種類に関する情報を決定する決定部と、
決定した前記光源を再現するために前記レンチキュラーシートの各レンズレットから射出すべき光線を計算する光線計算部と、
レンズレットから射出できる方向が有限個であること及びレンズレットと画素の位置に応じて画素の明るさとレンズレットから射出される光の明るさの関係が決まることを考慮して、算出した前記レンチキュラーシートの各レンズレットから射出すべき光線を実現するための前記空間光変調器の各画素の画素値を決定する画素値決定部と、
前記決定した画素値に基づいて前記空間光変調器を制御する制御部と、
を具備する照明制御装置。 - 前記決定部は、ユーザインターフェース部に対する入力に基づいて、前記光源の位置及び種類に関する情報を決定する、
請求項1に記載の照明制御装置。 - 前記ユーザインターフェース部をさらに備える、
請求項2に記載の照明制御装置。 - 前記ユーザインターフェース部は、選択可能な光源プリセットを提示する、
請求項2に記載の照明制御装置。 - 前記ユーザインターフェース部は、光源の明るさや光の色、時間に応じた変化、光源が射出する光の一部を遮るマスクの設置のうち少なくとも1つを含むパラメータの入力を受け付ける、
請求項2に記載の照明制御装置。 - 前記ユーザインターフェース部は、光源の位置又は方向を指示するドラッグ操作を受け付ける、
請求項2に記載の照明制御装置。 - 前記光線計算部は、モンテカルロ法に基づいて、前記光源から照射される所定本数の光線を計算する、
請求項1に記載の照明制御装置。 - 前記光線計算部は、前記光源の明るさに応じた本数の光線を計算する、
請求項7に記載の照明制御装置。 - 前記光線計算部は、各光線について前記照明装置の表面との交点に基づいてその光線を射出するレンズレットを選択して、各レンズレットが射出すべき光線のグループを定義し、
前記画素値決定部は、グループ中の各光線について、レンズレットが光線を射出できる有限個の方向のうち最も近いものを選び出し、光線に割り当てられたパラメータに基づいてその光線を射出する画素の画素値を決定する、
請求項7に記載の照明制御装置。 - 前記画素値決定部は、画素の明るさとレンズレットから射出される光の明るさの関係に基づいて、各画素の色と明るさを決定する、
請求項9に記載の照明制御装置。 - 空間光変調器及びレンズレットを2次元配置して構成されるレンチキュラーシートを備えた照明装置を制御する照明制御方法であって、
光源の位置及び種類に関する情報を決定する決定ステップと、
決定した前記光源を再現するために前記レンチキュラーシートの各レンズレットから射出すべき光線を計算する光線計算ステップと、
レンズレットから射出できる方向が有限個であること及びレンズレットと画素の位置に応じて画素の明るさとレンズレットから射出される光の明るさの関係が決まることを考慮して、算出した前記レンチキュラーシートの各レンズレットから射出すべき光線を実現するための前記空間光変調器の各画素の画素値を決定する画素値決定ステップと、
を有する照明制御方法。 - 空間光変調器と、
バックライトと、
前記空間光変調器の各画素から射出される光の方向を制御するレンチキュラーシートと、
を具備し、
前記レンチキュラーシートは、複数のレンズレットと、前記複数のレンズレットを2次元平面上で支持するフレームを備え、
前記フレームは前記複数のレンズレットを2次元アレイ状に配置するための各レンズレットを挿入する多数のソケットを有し、
前記複数のレンズレットを前記フレームの各ソケットに嵌め込んだ状態で前記レンズレットと前記フレームとの隙間に流し込まれた耐熱用の接着剤が固まって前記レンズレットが前記フレームに固定される、
照明装置。 - 前記複数のレンズレット各ソケットに嵌め終えた前記フレームの底面に皮膜が形成され、前記耐熱用の接着剤が固まった後に前記皮膜が前記フレームの底面から剥がされる、
請求項12に記載の照明装置。 - 空間光変調器及びレンズレットを2次元配置して構成されるレンチキュラーシートを備えた照明装置と、
光源の位置及び種類に関する情報を入力するユーザインターフェース部と、
前記入力に基づいて決定した前記光源を再現するために前記レンチキュラーシートの各レンズレットから射出すべき光線を計算し、レンズレットから射出できる方向が有限個であること及びレンズレットと画素の位置に応じて画素の明るさとレンズレットから射出される光の明るさの関係が決まることを考慮して、算出した前記レンチキュラーシートの各レンズレットから射出すべき光線を実現するための前記空間光変調器の各画素の画素値を決定して、前記空間光変調器を制御する照明制御部と、
を具備する照明システム。
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