JPWO2019142457A1 - 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

Abstract

光線再生可能な照明装置を制御する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を提供する。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を制御する照明制御装置は、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を具備する。

Description

本明細書で開示する技術は、光線再生可能な照明装置を制御する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に関する。

視覚工学などの分野では、ディスプレイから出力される光線の方向をレンチキュラーシートにより制御する、「Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ」とも呼ばれる光線再生技術が知られている。Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｉｍａｇｉｎｇによれば、視点によって異なって見える画像を生成することができる。Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｉｍａｇｉｎｇは、例えば裸眼３Ｄディスプレイなどに適用される。

さらに最近では、レンチキュラーシートを用いた光線再生技術を室内の照明装置に適用して、室内の照明を動的に制御する「Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ」も提案されている（例えば、特許文献１を参照のこと）。

ＷＯ２０１７／０３３５５３

本明細書で開示する技術の目的は、光線再生可能な照明装置を制御する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を提供することにある。

本明細書で開示する技術の第１の側面は、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である。

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。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ＧＵＩ画面などで提示する。また、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。また、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。

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し、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する。そして、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。

また、本明細書で開示する技術の第２の側面は、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である。

また、本明細書で開示する技術の第３の側面は、
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。

また、本明細書で開示する技術の第４の側面は、
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。

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

本明細書で開示する技術によれば、Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎを適用した照明装置を制御する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を提供することができる。

なお、本明細書に記載された効果は、あくまでも例示であり、本発明の効果はこれに限定されるものではない。また、本発明が、上記の効果以外に、さらに付加的な効果を奏する場合もある。

本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

図１は、照明システム１００の構成例を示した図である。 図２は、ユーザが光源を選択するためのＧＵＩ画面の構成例を示した図である。 図３は、ＰＯＩＮＴ光源から射出される光線を模式的に示した図である。 図４は、ＳＰＯＴ光源から射出される光線を模式的に示した図である。 図５は、ＬＩＮＥＡＲ光源から射出される光線を模式的に示した図である。 図６は、ＧＵＩ画面上でのドラッグ操作によって光源の３次元空間内での位置や方向を操作している様子を示した図である。 図７は、光線計算により算出された、光源から射出される光線を例示した図である。 図８は、光線計算により定義された１本の光線が照明装置１１０の表面と交差する様子を示した図である。 図９は、光線との交点と最も近い位置のレンズレットを示した図である。 図１０は、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様子を示した図である。 図１１は、１つのレンズレットの上面から色（並びに明るさ）や方向が異なる複数の光線が射出される様子を例示した図である。 図１２は、レンズレットの底面で光線の入射位置に応じて上面からの出射方向が異なる様子を例示した図である。 図１３は、レンズレットが光線を射出できる有限個の方向を例示した図である。 図１４は、レンズレットに定義されている光線グループに含まれる１つの光線を例示した図である。 図１５は、最終的に選び出された光線を例示した図である。 図１６は、レンズレットを示した図である。 図１７は、レンズレットを嵌め込むフレームを示した図である。 図１８は、フレームにレンズレットを嵌め込んだ様子を示した図である。 図１９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た図である。 図２０は、レンズレットを嵌め込み終えたフレームの底面を示した図である。 図２１は、フレームの底面にストリッパブルペイントを塗布している様子を示した図である。 図２２は、フレームの底面前面にストリッパブルペイントを塗布して、皮膜を形成した様子を示した図である。 図２３は、底面に皮膜を形成した後のフレームの上面に漏斗状の器具を取り付けた様子を示した図である。 図２４は、漏斗状の器具を用いて耐熱用の接着剤を流し込む様子を示した図である。 図２５は、フレームの上面の複数の箇所に設置した漏斗状の器具の各々から耐熱用の接着剤を流し込む様子を示した図である。 図２６は、耐熱用の接着剤の流し込みを終了したフレームの上面を示した図である。 図２７は、フレームの底面から皮膜を剥がしている様子を示した図である。 図２８は、完成したレンチキュラーシートを示した図である。

以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。

最近、レンチキュラーシートを用いた光線再生技術を室内の照明装置に適用して、室内の照明を動的に制御する「Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ」が提案されている（例えば、特許文献１を参照のこと）。このような照明は、単一の装置で、通常の蛍光灯だけでなく、スポットライトやシャンデリアなどのさまざまな照明器具の人工光や、木洩れ日や薄明光線といった自然光など、さまざまな光源をリアルに再現することができ、幅広い応用が期待される。

Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎは、例えば、バックライト光を変調する空間光変調器（Ｓｐａｃｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＳＬＭ）と、空間光変調器の表面に積層されたレンチキュラーシートを備えた照明装置を用いて、空間光変調器の各画素のＲＧＢ値又は輝度値を変更することによって実現される。しかしながら、所望する光源若しくは照明効果を得るために各画素のＲＧＢ値又は輝度値のパターンをどのように導出すべきかについては、いまだ十分に議論されていない。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、また現実的ではない。

また、Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎにおいて光線制御に使用するレンチキュラーシートは、裸眼３Ｄディスプレイなどに用いられるものとは異なり、透明部分と不透明部分が混在する複雑な構造となっている。このようなレンチキュラーシートを、３Ｄプリンティングなどを用いて簡単に製作することもできるが、照明器具としての使用に耐える耐熱性を確保することが困難である。

本明細書では、所望する光源若しくは照明効果を得るために各画素のＲＧＢ値又は輝度値のパターンを導出して、Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎを実現するための照明装置の制御方法について、ユーザインターフェースを含めて説明する。また、本明細書では、高い耐熱性を持つ高品質なレンチキュラーシートを簡単に製作する方法についても説明する。

Ａ．システム構成
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。

照明装置１１０は、Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ技術を適用して、任意の光源を再現できるハードウェア装置であることを前提とする。具体的には、照明装置１１０は、ＳＬＭ１１１と、バックライト１１２と、レンチキュラーシート１１３で構成される。

ＳＬＭ１１１は、複数の画素が２次元配置されたフラットなパネルであり、その表示面側にレンチキュラーシート１１３が積層されるとともに、その反対側にバックライト１１２が配設されている。なお、バックライト１１２の照射光をＳＬＭ１１１の前面にわたり均一に伝搬するために、バックライト１１２及びＳＬＭ１１１の間に拡散シートを敷設してもよいが、ここでは図示並びに詳細な説明を省略する。

ＳＬＭ１１１は、光源からの光の空間的な分布（振幅、位相、偏光など）を、電気的に制御して光を変化（変調）させるデバイスであり、例えば液晶パネルを用いて構成することができる。

バックライト１１２は、ＳＬＭ１１１を背面側から照射して、ＳＬＭ１１１に描画された像を前面に映し出す。

レンチキュラーシート１１３は、上面が凸形状をした微細なレンズレットを２次元配置して構成される透明なシートである。バックライト１１２の照射光は、ＳＬＭ１１１の各画素で空間光変調された後、レンチキュラーシート１１３の各レンズレットにより光線方向が制御され、さまざまな方向に射出される。

例えば、ＷＯ２０１７／０３３５５３（特許文献１）に開示されている「光源部」、「レンチキュラ―レンズ」、及び「バックライト」を用いて、本実施形態に係る照明装置１１０を構成することもできる。

ユーザインターフェース部１３０は、ユーザが再現したい光源に関する情報を指定するデバイスである。例えば、スマートフォンやタブレット、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの既存の情報機器をユーザインターフェース部１３０として活用することができ、ユーザはこの種の情報機器上で提示されるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｅｆａｃｅ）画面を通して光源に関する情報（光源の種類、光源の位置及び方向、明るさや色など）を指定することができる。

照明制御部１２０は、ユーザインターフェース部１３０を介して指定された情報に従って、所望する光源を再現するよう、ＳＬＭ１１１の駆動を制御する。照明制御部１２０は、専用のハードウェア装置として構成することもできるが、ＰＣなどの情報機器上で実行されるソフトウェアとして実装することも可能である。例えば、照明制御部１２０は、ユーザインターフェース部１３０を構成する情報機器（スマートフォン、タブレット、ＰＣなど）又は照明装置１１０内のコントローラで実行するソフトウェアであってもよい。

図１に示す照明制御部１２０は、光源位置・種類決定部１２１と、光線計算部１２２と、画素値決定部１２３と、ＳＬＭ制御部１２４を備えている。

また、本実施形態では、照明制御部１２０は、ユーザが指定可能な光源に関する情報をあらかじめプリセット（光源プリセット）として用意している。ユーザは、ユーザインターフェース部１３０のＧＵＩ画面などを介して、所望する光源プリセットを選択し、さらに光源の位置を指定することができる。そして、光源位置・種類決定部１２１は、ユーザインターフェース部１３０に対する操作内容に基づいて、再現すべき光源の位置や種類を決定する。

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。

まず、光線計算部１２２は、光源位置・種類決定部１２１で決定した種類の光源が、決定した位置から照射する所定本数の光線を所定のアルゴリズムに基づいて計算する。さらに光線計算部１２２は、各光線について照明装置１１０の表面（照射面）との交点を計算する。そして、照明装置１１０側のレンチキュラーシート１１３に含まれるレンズレットのうち、算出した交点と最も近い位置にあるものを、その光線を射出するレンズレットとして選択する。このようにして、光線計算部１２２は、レンチキュラーシート１１３の各レンズレットが射出すべき光線のグループを定義する。それぞれの光線は、３次元ベクトルで表現される方向と、色と明るさ（ＲＧＢ値又は輝度値（但し、輝度値は、モノクロのＳＬＭを使用する場合を想定））をパラメータとして持つ。

各レンズレットの下（底部）には、ＳＬＭ１１１を構成する画素の２次元アレイが配置されている。また、レンズレットは、その設計上、下に位置する各画素の色と明るさ（ＲＧＢ値又は輝度値）を制御することにより、凸形状をした上面から射出する光線の方向を制御することができる。画素値決定部１２３は、レンズレットが射出すべき光線のグループ中の各光線について、光線の制御を行うための画素の位置並びにその画素の色と明るさ（ＲＧＢ値又は輝度値）を決定する。

ＳＬＭ制御部１２４は、画素値決定部１２３によって決定された各画素の色と明るさ（ＲＧＢ値又は輝度値）に基づいて、照明装置１１０側のＳＬＭ１１１の駆動を制御する。このようにして、照明制御部１２０は、ユーザインターフェース部１３０を介してユーザが指定した光源を、照明装置１１０において再現することができる。

照明装置１１０は、照明光の色を単純に変化させるだけでなく、スポットライトの光、シャンデリアのような装飾的な照明器具の光、さらには木洩れ日や、雲の切れ間から洩れる薄明光線といった自然光を再現することができる。

Ｂ．Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎの具体的な制御方法
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。

Ｂ−１．ユーザインターフェースを介した光源の指定
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。

図２には、ユーザインターフェース部１３０が提示する、ユーザが光源を選択するためのＧＵＩ画面の構成例を示している。図示のＧＵＩ画面は、光源プリセットとして用意されている複数の光源（ＰＯＩＮＴ、ＳＰＯＴ、ＬＩＮＥＡＲ、ＳＬＩＴ、ＦＬＡＴ、ＳＴＲＯＢＥ、…）を選択するメニューボタンを含んでいる。

すべての光源は、３種類の光源、すなわちＰＯＩＮＴ、ＳＰＯＴ、ＬＩＮＥＡＲのいずれか又は２以上の組み合わせにより定義することができる。ＰＯＩＮＴは、全方向に光を均等に発する点光源である。また、ＳＰＯＴは、スポットライト上の光源である。また、ＬＩＮＥＡＲは、平行光を発する光源である。図３〜図５には、ＰＯＩＮＴ、ＳＰＯＴ、ＬＩＮＥＡＲの各光源から射出される光線をそれぞれ模式的に示している。

上記のＰＯＩＮＴ、ＳＰＯＴ、ＬＩＮＥＡＲといった光源の分類は、コンピュータ・グラフィック（ＣＧ）の分野において一般的に用いられるものである。また、ＰＯＩＮＴ、ＳＰＯＴ、ＬＩＮＥＡＲの３種類の基本的な光源を組み合わせることで、相当に複雑な光源を作成することが可能である。図２に示したＧＵＩ画面上では、これら基本光源の他に、ＳＬＩＴ（スリット光源）、ＦＬＡＴ（フラットパネル光源）、ＳＴＲＯＢＥ（ストロボなど時間に応じて変化する光源）を選択するためのメニューボタンが用意されている。したがって、ユーザは、図２に示したようなＧＵＩ画面を通して、複数のプリセット光源を組み合わせて、所望する光源を指定することができる。

また、ユーザは、選択したそれぞれの光源について、パラメータの調整を行うことができる。言い換えれば、ユーザインターフェース部１３０は、選択された各光源についての、ユーザからのパラメータの指示入力も受け付ける。ここで言うパラメータには、例えば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、などが挙げられる。

さらに、ユーザは、選択した各光源の３次元空間内での位置や方向を細かく操作することができる。言い換えれば、ユーザインターフェース部１３０は、選択された各光源の位置や方向に関するユーザからの指示入力も受け付ける。例えば、ユーザは、ＧＵＩ画面上でのドラッグ操作によって、光源の３次元空間内での位置や方向を細かく操作することができる。

図６には、ＧＵＩ画面上でのドラッグ操作によって光源の３次元空間内での位置や方向を操作している様子を示している。ユーザは、壁面や天井といった照明装置１１０の設置場所の背面側で光源を表すアイコンをドラッグ操作して、光源の３次元空間内での位置や方向を指示する。具体的には、ユーザは、図２に示したＧＵＩ画面などを介して既に選択した光源を表すアイコンに対して、移動するドラッグ操作（ＭＯＶＥ）を加えることにより、光源の位置を変更することができる。また、ユーザは、既に選択した光源を表すアイコンを回転するドラッグ操作（ＲＯＴＡＴＥ）により、当該位置で光源の方向（すなわち、射出される光線の方向）を変更することができる。

そして、光源位置・種類決定部１２１は、ユーザインターフェース部１３０に対する操作内容に基づいて、再現すべき光源の位置や種類、その他の各種パラメータ（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など）を決定する。

Ｂ−２．光線計算
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。

まず、光線計算部１２２は、決定した種類の光源が、決定した位置から照射する所定本数の光線を、所定アルゴリズムを用いて計算する。ここで、計算する光線の本数は、例えば１００００本であるが、ユーザが指定した光源の明るさに応じて本数を増減させてもよい（明るい光源であれば本数を増やし、暗い光源であれば本数を少なくする）。また、モンテカルロ法のように乱数を用いたアルゴリズムに基づいて、光源から射出される光線を算出するようにしてもよい。図７には、光線計算により算出された、位置及び方向が決定された光源から射出される光線を例示している。

光線計算より、指定された光源から射出される所定本数の光線が定義されたら、続いて、各光線について、照明装置１１０の表面（照射面）との交点を計算する。図８には、光線計算により定義された１本の光線が照明装置１１０の表面と交差する様子を示している。

また、照明装置１１０の表面には、上面が凸形状をした微細なレンズレットを２次元配置して構成されるレンチキュラーシート１１３が敷設されている。光線計算部１２２は、先程計算した、光線と照明装置１１１０の表面との交点と最も近い位置にあるレンズレットを選択して、その光線を射出するレンズレットとする。図９には、光線との交点と最も近い位置のレンズレットを、斜線で塗り潰して示している。

光線計算部１２２は、上述したような光線と照明装置１１１０の表面との交点の算出、並びに交点に最も近いレンズレットの選択を、光線計算したすべての光線について実施する。このようにして、レンチキュラーシート１１３の各レンズレットが射出すべき光線のグループを定義することができる。それぞれの光線は、３次元ベクトルで表現される方向と、色と明るさ（ＲＧＢ値又は輝度値（但し、輝度値は、モノクロのＳＬＭを使用する場合を想定））をパラメータとして持つ。

Ｂ−３．各レンズレット下の画素の色と明るさの決定
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。

レンズレットは、その設計上、下に位置する各画素の色と明るさ（ＲＧＢ値又は輝度値）を制御することにより、凸形状をした上面でさまざまな方向に光線を射出することができる。図１１には、１つのレンズレットの上面から、色（並びに明るさ）や方向が異なる複数の光線が射出される様子を例示している。

レンズレットは、底面での光線の入射位置に応じて、凸形状の上面からの光線の射出方向が異なるように設計されている。図１２（Ａ）には、レンズレットの底面周縁付近の画素から入射された赤色の光線が、そのレンズレットの上面から、画素の位置に対応する方向に射出する様子を示している。また、図１２（Ｂ）には、レンズレットの底面中央付近の画素から入射された青色の光線が、そのレンズレットの上面から、画素の位置に対応する方向に射出する様子を示している。図１２（Ａ）と図１２（Ｂ）を比較すれば、画素の位置に応じてレンズレットから射出される光線の方向が異なることを理解できよう。

但し、さまざまな方向に射出できるといっても、実際には、レンズレットから有限個の方向にしか射出できないということに注意して、画素の色と明るさを決定する必要がある。

また、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は一定ではなく、画素の位置に応じて異なるという点にも注意して、画素の色と明るさを決定する必要がある。これは、レンズレットの底面から入射した光線がレンズレットの上面で全反射する場合があり、一部の光線がレンズレットの側面の壁に吸収される場合があることや、画素の一部がレンズレットの底面の外に位置する場合があることなどに起因する。仮に画素のＲＧＢ値を最大（２５５，２５５，２５５）に設定した場合であっても、レンズレットへの入射角度（レンズレットの底面での画素の位置）に応じて、射出される光の輝度は異なる（若しくは、レンズレット内で光が減衰する）という点にも注意して、画素の色と明るさを決定する必要がある。

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は、レンズレットの設計や、ＳＬＭの配向分布に関する情報などに基づいて算出することができる。

上述した光線計算のプロセスにより、各レンズレットから射出すべき光線のグループが既に定義されている。画素値決定部１２３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、光線計算部１２２が計算した光線に最も近いものを選び出す。

図１３には、レンズレットが光線を射出できる有限個の方向を点線で示している。また、図１４には、レンズレットに定義されている光線グループに含まれる１つの光線を、射出可能な有限個の光線方向（点線）と重ね合わせて、実線で示している。画素値決定部１２３は、レンズレットが光線を射出できる有限個の方向のうち、所望する光線と最も近いものを選び出す。レンズレットは、底面での光線の入射位置に応じて上面からの光線の射出方向が異なるように設計されている（前述）。したがって、画素値決定部１２３は、図１５に示すように、選び出した光線を射出する画素を特定することができ、その画素の色と明るさ（ＲＧＢ値又は輝度値）を制御すればよいことになる。

上述した光線計算のプロセスでは、光線の色と明るさがパラメータとして割り当てられる。画素値決定部１２３は、このようなパラメータの情報に基づいて、実際の画素値を計算する。但し、既に述べたように、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は一定ではなく、画素の位置に応じて異なるという点にも注意して、画素の色と明るさを決定する必要がある。

画素値決定部１２３が、すべての光線について、上述したような光線の選び出し、及び画素の色の明るさを決定する処理を実施することで、レンズレットの下の各画素についてのＲＧＢ値又は輝度値を決定することができる。また、同様の処理を、レンチキュラーシート１１３を構成するすべてのレンズレットについて実施することで、照明装置１１０全体（若しくは、ＳＬＭ１１１全体）の、各画素のＲＧＢ値又は輝度値を決定することができる。

このようにして、照明制御部１２０は、ユーザがＧＵＩ画面上で直感的に作成した光源の情報を、その光源を再現するための各画素のＲＧＢ値又は輝度値の情報に変換することができる。

ＳＬＭ制御部１２４は、画素値決定部１２３によって決定された各画素の色と明るさ（ＲＧＢ値又は輝度値）に基づいて、照明装置１１０側のＳＬＭ１１１の各画素の駆動を制御する。これによって、ユーザインターフェース部１３０を介してユーザが指定した光源を、照明装置１１０において再現することができる。

Ｃ．レンチキュラーシートの製作方法
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。

本実施形態に係るＩｎｔｅｇｒａｌ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎにおいて使用されるレンチキュラーシートは、裸眼３Ｄディスプレイなどに用いられるものとは異なり、透明部分と不透明部分が混在する複雑な構成になっている。このようなレンチキュラーシートを簡単に製作する手法として、３Ｄプリンティングを挙げることができるが、照明器具としての使用に耐える耐熱性を確保することが困難である。

そこで、本明細書では、３Ｄプリンティングのように一括でレンチキュラーシートを作成するのではなく、個別に製作した部品を組み立てて、高い耐熱性を持つ高品質なレンチキュラーシートを簡単に製作する方法について説明する。

Ｃ−１．レンズレットの製作
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。

Ｃ−２．フレーム製作
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。

Ｃ−３．レンズレットの嵌め込み
続いて、フレームの各スロ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スロ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。

Ｃ−４．底面の保護
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。

図２０には、レンズレットを嵌め込み終えたフレームの底面を示している。また、図２１には、フレームの底面にストリッパブルペイントを塗布している様子を示している。また、図２２には、フレームの底面前面にストリッパブルペイントを塗布して、皮膜を形成した様子を示している。

Ｃ−５．耐熱性接着剤の流し込み
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。

図２３には、底面に皮膜を形成した後のフレームの上面に漏斗状の器具を取り付けた様子を示している。また、図２４には、漏斗状の器具を用いて耐熱用の接着剤を流し込む様子を示している。また、図２５には、フレームの上面の複数の箇所に設置した漏斗状の器具の各々から耐熱用の接着剤を流し込む様子を示している。また、図２６には、耐熱用の接着剤の流し込みを終了したフレームの上面の様子を示している。

Ｃ−６．乾燥及び後処理
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。

図２７には、フレームの底面から皮膜を剥がしている様子を示している。また、図２８には、完成したレンチキュラーシートを示している。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本明細書で開示する技術を適用した照明装置は、例えば部屋の天井や壁面、床などに設置して使用することができる。本明細書で開示する技術を適用した照明装置は、単純に色合いや強度を調整できるだけでなく光線制御を行なうもでき、スポットライトやシャンデリアといった照明器具の人工光や、木洩れ日や薄明光線といった自然光など、さまざまな光源をリアルに再現することができる。

要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（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。

１００…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)

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、
   請求項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、
   請求項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、
   請求項２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、
   請求項２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、
   請求項２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、
   請求項１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、
   請求項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、
   請求項７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、
    請求項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、
    請求項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。