KR101174551B1 - 조명장치 - Google Patents

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Abstract

조명 제어장치(1)는, 조사광 신호를 입력하는 조사광생성부(11)와, 피조사 물체(20)를 조사광으로 코팅시키도록 조사광신호를 보정하는 코팅 보정수단(12, 13)과, 보정 처리된 조사광 신호를 이용하여 투영을 하는 조사광투영부(2)를 구비한다. 조사광은, 피조사 물체(20)를 코팅하는 코팅광과, 피조사 물체(20)의 배경이 되는 배경광을 포함한다. 조명 제어장치(1)는, 피조사 물체(20)의 형상에 맞추어서 코팅광의 윤곽을 컷팅하도록 조사광 신호를 보정하는 제1의 코팅보정부(12)와, 피조사 물체(20)의 원점 위치와 조사광투영부(2)와의 위치관계에 따라서, 코팅광의 윤곽을 보정하는 제2의 코팅보정부(13)를 구비한다.

Description

조명장치{LIGHTING APPARATUS}
본 발명은, 임의 형상의 피제어(被制御) 기기의 표면을 덮도록 조사광을 조사하는 조명장치에 관한 것이다.
종래부터, 임의 형상의 조사광을 조사하는 조명장치로서는, http://www.egghouse.com/gobo/about.htm,http://www.ushiolighting.co.jp/product/productimage/pdf/dl2.pdf에 기재되어 있듯이, 투영기기에 고보(gobo)나 마스크 등으로 불리는 필터를 설치해, 해당 투영기기로부터 조사광이 출사(出射)되는 투영부를 차광하고 있다. 이것에 의해, 필터를 통과한 조사광은, 특정의 형태로 잘려내진 상태가 된다. 구체적으로는, 종래의 조명 시스템에서는, 환(丸), 삼각, 사각 등으로 구성되는 베이스 형상으로 오려진 필터(고보(gobo) 등)를 투영기기에 설치하여 조사광의 윤곽에 형태를 붙이고 있다.
또한, 종래의 조명 시스템에 있어서, 피조사(被照射) 물체에만 조사하고 싶은 경우는, 투영기기로부터 출사(出射)된 조사광의 투영 위치를 피조사 물체의 위치에 맞춘 후, 투영기기의 조임 기능이나 줌 기능에 의해서 대략의 조사광의 윤곽을 피조사 물체의 형상에 맞추는 동작을 실시하고 있다.
또한, 종래에 있어서는, 투영기기인 프로젝터를 조명기구(라이트) 대신에 사용하여 공간 연출을 실시하는 조명 시스템이 있다. 이 조명 시스템에 사용되는 조명기구는, 무빙 프로젝터라고도 불린다. 이 무빙 프로젝터는, 조사광으로서 영상광을 출사(出射)한다. 이 때문에, 조사광의 형태, 색을 자유롭게 설정하여, 동영상으로서 변화시키는 것이 가능하다.
그러나, 이 조명 시스템이어도, 조사광에 형태를 붙이는 경우는, 종래의 조명 시스템과 동일하게, 베이스 형상을 이용해서, 대략적으로 피조사 물체의 형상에 조사광의 윤곽을 맞추는 수법이 채용되고 있다.
또한, 더욱이 종래에 있어서는, 입체 형상 모델에 물체의 표면 텍스처(texture)를 효과적으로 표현할 수 있는 입체표시장치로서, 일본특개 2006-338181호 공보에 기재된 기술이 알려져 있다.
그러나, 상술한 종래의 조명 시스템에 있어서는, 피조사 물체의 형상에 맞추어 조사광의 윤곽을 변경할 수 있지만, 환, 삼각, 사각 등으로 구성되는 필터에 의해서 조사광의 윤곽을 베이스로 하고 있기 때문에, 피조사 물체의 윤곽에 대략적으로 조사광의 형상을 맞출 수 있지만, 정확하게 피조사 물체의 윤곽에 조사광의 형상을 맞추는 것은 곤란했다. 즉, 종래의 조명 시스템에 있어서는, 임의 형상의 피조사 물체에 맞추어 조사광의 윤곽을 변경하는 것은 곤란했다.
본 발명은, 상술한 실정을 감안하여 제안된 것이며, 임의 형상의 피조사 물체를 높은 정밀도로 조사광에 의해서 코팅할 수 있는 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 임의 형상의 피조사 물체를 향해서 조사광을 투영하는 조명장치로서, 조사광 신호를 입력하는 조사광신호 입력수단과, 피조사 물체에 조사광을 조사 시켰을 때에, 피조사 물체를 조사광으로 코팅시키도록 조사광신호 입력수단에 의해 입력한 조사광 신호를 보정하는 코팅 보정수단과 코팅 보정수단에 의해서 보정 처리된 조사광 신호를 이용해 피조사 물체에 대해서 투영을 실시하는 조사광 투영 수단을 구비한다. 이러한 조명장치에 있어서, 조사광은, 피조사 물체를 코팅하는 코팅광과, 피조사 물체의 배경이 되는 배경광을 포함하는 것으로 한다.
코팅 보정수단은, 상술한 과제를 해결하기 위해서, 조사광 중 코팅광의 윤곽을 보정하도록 조사광 신호를 보정하는 것이며, 피조사 물체의 형상에 맞추어 조사광 중 코팅광의 윤곽을 컷팅하도록 조사광 신호를 보정하는 제1의 코팅 보정수단과, 피조사 물체의 원점 위치와 조사광 투영수단과의 위치 관계에 따라서, 제1의 코팅 보정수단에 의해 보정된 코팅광의 윤곽을 보정하는 제2의 코팅 보정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 피조사 물체의 형상에 맞추어 조사광 중 코팅광의 윤곽을 컷팅하고, 또한 피조사 물체의 원점 위치와 조사광 투영수단과의 위치 관계에 따라 코팅광의 윤곽을 보정하므로, 피조사 물체의 형상, 피조사 물체와 조사광투영부와의 위치 관계에 근거하여 피조사 물체를 높은 정밀도로 조사광에 의해서 코팅할 수 있다.
[도 1] 도 1은, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
[도 2] 도 2는, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 의해서 임의 형상의 피조사 물체를 코팅한 모습을 나타내는 도이다.
[도 3] 도 3은, 조사광 투영 범위의 전체에 광(光)을 조사(照射)한 모양을 나타내는 도이다.
[도 4] 도 4는, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서의 피조사 물체의 형상 데이터에 대해서 설명하는 도이다.
[도 5] 도 5는, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서의 제1의 코팅 보정부의 매핑 처리에 대해서 설명하는 도이다.
[도 6] 도 6은, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 의해 조사광 패턴을 선택하여 피조사 물체를 코팅한 모양을 나타내는 도이다.
[도 7] 도 7은, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치의 다른 구성을 나타내는 블럭도이다.
[도 8] 도 8은, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서, 평판(平板) 모양의 피조사 물체에 대한 사용자의 시점 위치, 시야각 및 거리를 나타내는 도이다.
[도 9] 도 9는, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서, 사용자로부터 평판 모양의 피조사 물체를 보았을 때에 사용자가 눈으로 인식하는 영상에 대해서 설명하는 도이다.
[도 10] 도 10은, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서, 평판 모양의 피조사 물체에 대한 조사광 투영부의 투영 위치, 투영 화각 및 거리를 나타내는 도이다.
[도 11] 도 11은, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서, 조사광 투영부로부터 평판 모양의 피조사 물체에 광(光)을 투영하는 모양을 설명하는 도이다.
[도 12] 도 12는, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서, 사용자로부터 돔형의 피조사 물체를 보았을 때에 사용자가 눈으로 인식하는 영상에 대해서 설명하는 도이다.
[도 13] 도 13은, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서, 조사광 투영부로부터 돔형의 피조사 물체에 광(光)을 투영하는 모양을 설명하는 도이다.
[도 14] 도 14는, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서, 피조사 물체로부터 배면(背面)에 누설되는 누설광을 억제하는 구성을 나타내는 블럭도이다.
[도 15] 도 15는, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서, 소정의 크기 이하의 영역에는 코팅광을 투영하지 않는 것을 나타내는 도이다.
[도 16] 도 16은, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서, 피조사 물체의 윤곽 부분에는 코팅광을 투영하지 않는 것을 나타내는 도이다.
[도 17] 도 17은, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서, 피조사 물체의 윤곽 부분의 조명 효과를 점차 변경하는 것을 설명하는 도이다.
[도 18] 도 18은, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 있어서, 피조사 물체의 예각 부분에 대해서 둥글림을 갖게 한 코팅광을 투영하는 것을 나타내는 도이다.
[도 19] 도 19는, 피조사 물체를 코팅하는 조사광 투영부와는 별개로, 피조사 물체의 배면(背面)에 배경광을 투영하는 조사광 투영부의 배치를 설명하는 정면도이다.
[도 20] 도 20은, 피조사 물체를 코팅하는 조사광 투영부와는 별개로, 피조사 물체의 배면에 배경광을 투영하는 조사광 투영부의 배치를 설명하는 상면도(上面圖)이다.
[도 21] 도 21은, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 의해서 피조사 물체를 코팅광으로 코팅함과 동시에 배면에 배경광을 투영한 상태를 나타내는 도이다.
[도 22] 도 22는, 비교예로서의 조명 효과를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 도면을 참조해 설명한다.
본 발명은, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이, 구성된 조명 제어장치(1) 및 조사광투영부(2)로 이루어지는 코팅 조명장치에 적용된다. 이 코팅 조명장치는, 임의 형상의 피조사 물체(20)를 향해서 조사광을 투영하는 것에 의해서, 도 2에 나타낸 바와 같이 단색의 조사광이 피조사 물체(20)를 코팅하고 있도록 피조사 물체(20)를 관찰시키는 것이다. 또한, 코팅 조명장치는, 단색의 조사광에 한정하지 않고, 복수색, 혹은 영상(映像)의 조사광에 의해서 피조사 물체(20)를 코팅해도 좋다.
통상, 조사광 투영 범위 전체에 걸쳐서 단색의 조사광을 프로젝터로부터 출사(出謝)하면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 피조사 물체(20) 이외에도 조사광이 조사되어 피조사 물체(20)의 배후에 그림자가 생겨 버린다. 이것에 대해, 코팅 조명장치는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 피조사 물체(20)의 표면에만 단색의 조사광을 투영해, 피조사 물체(20)의 배경에는 배경색 조사광을 투영한다. 이것에 의해서, 단색의 조사광에 의해서 피조사 물체(20)를 코팅한다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 2에 나타낸 바와 같은 피조사 물체(20)를 코팅하기 위한 조사광을 「코팅광」이라고 부르고, 피조사 물체(20)의 배경이 되는 조사광을 「배경광」이라고 부른다.
피조사 물체(20)는, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 임의 형상의 입체물이다.이 피조사 물체(20)는, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 컴퓨터 그래픽 기술에 의해서, 3차원적으로 재현되어 모든 방향의 형상 데이터가 해석된다. 또한, 화상 센싱(sensing) 기술에 의해, 피조사 물체(20)의 촬영 화상으로부터 피조사 물체(20)를 3차원적으로 재현해도 좋다. 이 형상 데이터는, 조명 제어장치(1)에 공급되어, 후술의 제1의 코팅보정부(12) 및 제2의 코팅보정부(13)에 있어서의 보정 처리에 이용된다.
후술하는 바와 같이, 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20)를 조사광에 의해서 코팅하기 위해서, 조사광 신호에 왜곡(일그러짐) 보정처리를 실시하여 조사광을 조사광투영부(2)로부터 출력하는 것이다. 따라서, 피조사 물체(20)는, 특히 한정하는 것이 아니고, 요철 물체나, 일정한 모양의 평면(또는 곡면)으로 구성되는 공간이어도 좋다. 다만, 조사광투영부(2)로부터 투영된 조사광의 색상의 재현성을 향상시키기 위해서, 피조사 물체(20)의 표면은, 스크린 소재 등으로 가공되어 있는 것이 바람직하다.
조사광투영부(2)는, 조명 제어장치(1)로부터 송신된 조사광 신호를 수신하여 코팅광과 배경광으로 이루어지는 조사광을 출사(出謝)하는 프로젝터로 이루어진다.
조명 제어장치(1)는, 조사광생성부(11)와, 제1의 코팅보정부(12)와, 제2의 코팅 보정부(13)를 구비한다. 또한, 도 1에 나타낸 조명 제어장치(1)는, CPU, ROM, RAM, 저장장치 등을 구비한 컴퓨터에 의한 하드웨어로 구성되어 있지만, 도 1에 있어서는 편의적으로 기능 블록마다 나누어 설명을 실시한다.
조사광생성부(11)는, 조사광 신호를 입력하는 조사광신호 입력수단으로서 기능한다. 조사광생성부(11)는, 외부의 퍼스널 컴퓨터로부터 조사광 신호를 입력해도 좋고, 단색광의 색이 지정된 것에 의해서 단색의 조사광 신호를 생성해도 좋다. 또한 조사 광신호는, 평면 영상으로서 생성되고 있다.
이 조사광 신호는, 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 단색의 조명광을 코팅광으로 하는 경우, 조사광 투영 범위의 전체가 단색의 영상 신호이다. 또한, 조사광생성부(11)는, 복수색 패턴 화상 또는 영상이 되고 있는 조사광을 코팅광으로 하는 경우에도, 조사광 투영 범위의 전체가 패턴 화상 또는 영상이 되고 있는 영상 신호이다. 이 조사광생성부(11)에 의해서 입력 또는 생성된 조사광 신호는, 제1의 코팅보정부(12) 및 제2의 코팅보정부(13)에 공급된다.
제1의 코팅보정부(12) 및 제2의 코팅보정부(13)는, 피조사 물체(20)에 조사광을 조사시켰을 때에, 피조사 물체(20)를 조사광으로 코팅시키도록 조사광생성부(11)로부터 공급된 조사광 신호를 보정한다. 제1의 코팅보정부(12) 및 제2의 코팅보정부(13)는, 조사광에 포함되는 코팅광의 윤곽을 피조사 물체(20)의 윤곽과 합치하도록 조사광 신호를 보정하는 것이다.
제1의 코팅보정부(12)는 피조사 물체(20)의 형상에 맞추어 조사광에 포함되는 코팅광의 윤곽을 컷팅하도록 조사광 신호를 보정한다. 이것에 의해, 제1의 코팅 보정부(12)는, 피조사 물체(20)에만 코팅광을 투영하고, 피조사 물체(20) 이외에는 배경광을 투영하도록, 코팅광의 조사 범위를 커팅 처리한다.
이러한 제1의 코팅보정부(12)는, 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 조사광생성부(11)에 의해서 작성된 평면 영상(100)을 입력한다. 다음으로 제1의 코팅보정부(12)는, 도 5(b)에 나타낸 바와 같은 좌표 파라미터로서 피조사 물체(20)의 형상 데이터 (20＇)를 입력해, 평면 영상(100)을 피조사 물체(20)의 형상 데이터(20＇)에 붙이는 매핑 처리를 실시한다. 이 매핑 처리는, 사용자의 시점 위치로부터 피조사 물체(20)를 보았을 때에, 평면 영상(100)의 각 화소가 피조사 물체(20)의 어느 부분에 투영되는지를 연산한다. 이 매핑 처리에 의해서, 제1의 코팅보정부(12)는, 평면 영상(100)의 각 화소와 피조사 물체(20) 상의 좌표와의 대응 관계를 결정한다.
이것에 의해, 평면 영상(100)은, 도 5(c)와 같이, 형상 데이터(20＇)에 의해서 좌표 변환된 3차원 영상(100')이 된다. 여기서, 평면 영상(100) 가운데, 형상 데이터(20＇) 외의 영상 부분은 제외되고, 형상 데이터(20＇) 상에 매핑할 수 있는 영상 부분만이 남겨지게 된다. 즉, 코팅광이 되지 않는 부분은 배경광이 된다.
이 3차원 영상(100')은, 제1의 코팅보정부(12)에 의해서 도 5(d)와 같이 조사광투영부(2)인 프로젝터의 표시면 상에 투영되는 처리가 이루어진다. 이 처리는, 조사광투영부(2)의 설치 위치로부터 피조사 물체(20)에 코팅광을 투영했을 때에, 조사광투영부(2)의 투영면이 피조사 물체(20)의 어느 부분에 투영되는지를 연산한다. 그리고, 이 처리는, 조사광투영부(2)의 투영면과 피조사 물체(20)의 좌표와의 대응관계와, 상기의 매핑 처리로 구한 피조사 물체(20)의 좌표와 평면 영상(100)의 각 화소와의 대응 관계로부터 조사광투영부(2)의 투영면과 평면 영상(100)의 각 화소와의 대응 관계를 구한다. 이것에 의해, 제1의 코팅보정부(12)는, 평면 영상(100)을 변환하여 도 5(e)에 나타내는 평면 영상(100'')으로 재구성한다. 또한, 이 처리는, 도 8~도 13을 참조해 더욱 자세하게 설명한다.
이러한 매핑 처리를 실시하는 것에 의해, 제1의 코팅보정부(12)는, 조사광생성부(11)로부터 공급된 평면 영상(100)을, 임의 형상의 피조사 물체(20) 상에만 매핑하고, 피조사 물체(20) 이외의 부분에는 매핑하고 있지 않는 영상으로 할 수 있다. 이 매핑 처리를 실시한 영상은, 제1의 코팅보정부(12)에 의해서 코팅광을 피조사 물체(20)에 투영하기 위한 영상 신호가 된다. 코팅광에 대한 배경광은, 코팅광에 상당하는 영상 부분 이외의 영상 부분이 되는 영상 신호가 된다. 제1의 코팅보정부(12)는, 피조사 물체(20) 상에 투영되는 코팅광의 영상 신호와 배경광의 영상 신호를 포함하는 조사광 신호를 제2의 코팅보정부(13)에 공급한다.
여기서, 조사광투영부(2)의 투영 범위의 중심축과 피조사 물체(20)의 중심 위치(원점 위치)가 일치하는 정면으로 마주보는 상태인 경우에는, 상기의 매핑 처리에 의해 보정한 조사광 신호에 의해서, 높은 정밀도로 피조사 물체(20)를 코팅광에 의해서 코팅할 수 있다. 그러나, 피조사 물체(20)의 원점 위치와 조사광투영부(2)의 투영 범위의 중심축과의 배치 관계가 정면으로 마주보고 있지 않은 경우는, 제1의 코팅보정부(12)만으로는, 높은 정밀도로 피조사 물체(20)를 코팅광 하지만 충분한 보정을 할 수 없다. 즉, 조사광투영부(2)의 광축이, 피조사 물체(20)의 원점 위치로부터 어긋나 있는 경우에는, 조사광투영부(2)의 위치를 파라미터로서 조사광 신호에 보정을 할 필요가 있다.
이 때문에, 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20)의 원점 위치와 조사광투영부 (2)의 위치와의 관계에 따라서, 제2의 코팅보정부(13)에 의해서, 한번 더 조사광 신호에 대해서 보정 처리를 실시한다. 이 보정 처리는, 영상 작성 시에 필요한 영상 표시 파라미터에 평행이동변환 및 회전이동변환을 실시하여 영상 표시 파라미터를 변경한다. 이 경우, 조사광 투영 범위에 따라서 영상 표시 파라미터를 상하 좌우 방향으로 비대칭 값으로 변환해 영상 표시 파라미터를 변경한다. 이것에 의해서, 피조사 물체(20)에 대해서 조사광투영부(2)로부터 조사광을 임의의 방향으로부터 투사(投射)해도, 코팅 조명장치는, 코팅광을 피조사 물체(20) 상에만 고 정밀도로 투영시키도록, 한번 더 코팅광의 윤곽을 보정한다.
구체적으로는, 제2의 코팅보정부(13)는 미리 피조사 물체(20)의 위치, 조사광투영부(2)의 위치를 입력해 두어, 조사광투영부(2)에 대한 피조사 물체(20)의 자세 파라미터인 보정 파라미터를 취득해 둔다. 그리고, 제2의 코팅보정부(13)는, 보정 파라미터에 근거하여 평행이동변환 및 회전이동변환을 실행한다.
또한, 코팅 조명장치는, 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 위치 관계 외에, 조사광투영부(2)의 투영 화각, 광축 이동량 등의 조사광투영부(2)의 성능이나 관찰자의 위치도 고려해서 조사광 신호의 보정을 해도 좋다. 구체적으로는, 코팅 조명장치는, 미리 설정해 둔 관찰자 위치와, 피조사 물체(20)의 형상과 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 상대적인 위치 및 자세를 입력하여 조사광을 피조사 물체(20)에 투영했을 때에 높은 정밀도로 코팅할 수 있는 보정 파라미터로 하여 보정 테이블을 작성해 둔다. 이 보정 테이블은, 평면의 투영면과 임의 형상인 피조사 물체(20)의 투영면의 메시 모델(mesh model)과의 대응 맵이다. 이 대응 맵은, 해당 보정 테이블에 따라서 좌표 변환을 실시해, 조사광 신호의 화소마다 평면 표시용의 영상 신호를 임의 형상으로의 표시용의 출력 영상 신호로 변환하기 위한 것이다.
또한, 이러한 보정 테이블을, 관찰자 위치, 피조사 물체(20)의 형상, 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 상대적인 위치 및 자세마다 작성하여 두고, 제2의 코팅보정부(13)에 의해서 선택시켜 보정을 실시하게 해도 좋다.
또한, 이 코팅 조명장치는, 상술한 바와 같이 영상의 코팅광을 피조사 물체(20)에 투영하는 경우에는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 관찰자의 시점 위치를 보정 파라미터로 한 영상 왜곡(일그러짐) 보정 처리를 실시하는 제3의 코팅 보정부(21)를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이 제3의 코팅보정부(21)는 미리 추천되는 피조사 물체(20)의 시점 위치가 있는 경우에는, 해당 시점 위치로부터 피조사 물체(20)를 관찰했을 때의 영상 왜곡(일그러짐)을 보정하기 위한 보정 테이블이 저장되어 있다. 그리고, 제3의 코팅보정부(21)는, 제2의 코팅보정부(13)로부터 조사광 신호가 공급되었을 경우에, 보정 테이블에 따라서 조사광 신호의 각 화소를 좌표 변환하여 영상 왜곡(일그러짐)이 없는 영상으로 만든다. 이것에 의해, 코팅 조명장치는, 관찰자의 시점 위치로부터 피조사 물체(20)에 투영된 영상을 시각으로 인식했을 경우에 해당 영상이 왜곡(일그러짐) 없이 관찰되도록 하기 위해서 영상광을 일그러지게 할 수 있다.
또한, 이 제3의 코팅보정부(21)는 관찰자의 시점 위치를 계측한 값이 입력되는 경우에는, 해당 계측된 값으로부터 시점 위치 파라미터를 산출해도 좋다. 이것에 의해, 제3의 코팅보정부(21)는 시점 위치의 이동 후에도, 시점 위치로부터 왜곡(일그러짐) 없게 관상할 수 있도록 피조사 물체(20)를 코팅하는 코팅광을 생성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명을 적용한 코팅 조명장치에 의하면, 피조사 물체(20)의 형상에 근거해 조사광 신호를 보정하고, 또한, 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 위치 관계에 근거해 조사광 신호를 보정하므로, 높은 정밀도로 피조사 물체(20)에만 코팅광을 조사할 수 있다.
또한, 이 코팅 조명장치에 의하면, 가구 등을 포함하는 요철 형상으로 구성되는 피조사 물체(20)에 왜곡(일그러짐)이 없어지도록 미리 보정된 영상을 투영할 수 있다. 예를 들면, 차의 형태를 한 피조사 물체(20)에 차의 영상을 투영하는 것으로, 차량 디자인의 리뷰 등을 하게 할 수 있다. 또한, 임의 형상의 광고 간판이나, 장식 등에도 활용할 수 있다.
다음으로, 상술한 코팅 조명장치에 있어서, 임의 형상의 피조사 물체(20)에 대해서 도 6 또는 도 7과 같이 영상을 투영해도, 해당 영상이 왜곡(일그러짐) 없이 볼 수 있는 것을 설명한다.
예를 들면 도 8에 나타낸 바와 같이, 임의 형상의 피조사 물체(20)로서, 사용자(U)에 대해서 거리 L만큼 떨어져 있고, 사용자(U)에 대해서 비스듬하게 경사지게 배치된 평판 모양 물체(30)를 생각한다. 이 평판 모양 물체(30)는, 사용자(U)의 시점 위치 P1으로부터 시야각 θ1에서 눈으로 인식된다. 사용자(U)의 시야 중심과 교차하는 평판 모양 물체(30) 상의 점 P2로부터 사용자(U)까지는, 거리 L1만큼 간격이 떨어져 있다.
시점 위치 P1과 평판 모양 물체(30) 상의 점 P2와의 위치 관계에 있어서, 도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 도 9(b)에 나타내는 격자모양의 평면 영상(100)(코팅광)을, 사용자(U)로부터 보는 영상면 40U를 사이에 두고 평판 모양 물체(30) 상에서 보는 경우를 생각한다. 이 경우, 영상면 40U에 도 9(b)에 나타내는 평면 영상(100)이 표시되고 있는 것과 동일한 영상을 평판 모양 물체(30)에 표시시키는 경우, 영상면 40U 상의 각 좌표와 평판 모양 물체(30) 상의 각 좌표와의 대응 관계를 취득할 필요가 있다. 모식적으로 도 9(a)에 나타내고 있지만, 영상면 40U 상의 점 b1, b2, b3, b4, b5는, 평판 모양 물체(30) 상의 점 a1, a2, a3, a4, a5에 대응하고 있다. 따라서, 평판 모양 물체(30) 상의 점 a1, a2, a3, a4, a5에 표시된 영상은, 사용자(U)로부터는 영상면 40U 상에 있어서의 점 b1, b2, b3, b4, b5로서 눈으로 인식된다.
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 사용자(U)의 시선과 평판 모양 물체(30)가 교차하는 점 P2와, 조사광투영부(2)의 투영 위치 P3와는, L2의 거리가 되고 있다. 또한, 조사광투영부(2)는, 소정의 투영 화각 θ2의 범위에서 투영광을 투영한다.
이 경우, 조사광투영부(2)의 영상면 40P와 평판 모양 물체(30)와의 위치 관계는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 평판 모양 물체(30) 상의 점 a1, a2, a3, a4, a5가, 영상면 40P 상의 점 c1, c2, c3, c4, c5에 대응하고 있다. 즉, 조사광투영부(2)의 투영 위치 P3으로부터 영상면 40P상의 점 c1, c2, c3, c4, c5를 연장한 직선상의 점이, 평판 모양 물체(30)의 점 a1, a2, a3, a4, a5가 된다.
이러한 사용자(U)의 시점 위치 P1 및 시야각 θ1, 평판 모양 물체(30)의 위치, 조사광투영부(2)의 투영 위치 P3 및 투영 화각 θ2의 관계로부터, 도 11(a)에 나타낸 조사광투영부(2)에 있어서의 영상면 40P 상의 점 c1, c2, c3, c4, c5에 영상을 투영시키면, 평판 모양 물체(30) 상의 점 a1, a2, a3, a4, a5에 영상이 투영된다. 그 결과, 평판 모양 물체(30) 상의 점 a1, a2, a3, a4, a5가, 도 9에 있어서의 영상면 40U 상의 점 b1, b2, b3, b4, b5로서 눈으로 인식되게 된다. 따라서, 사용자(U)에 평면 영상(100)을 눈으로 인식시키기 위해서는, 조사광투영부(2)는 영상면 40U 상의 각 좌표에 대응한 평판 모양 물체(30) 상의 각 좌표와, 영상면 40P 상의 각 좌표에 대응한 평판 모양 물체(30) 상의 각 좌표와의 대응 관계에 근거하여 도 11(b)에 나타낸 바와 같이 일그러지게 한 평면 영상(100＇)을 투영할 필요가 있다.
이러한 코팅광의 투영 동작을 실현하기 위해서, 조명 제어장치(1)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 사용자(U)의 시점 위치 P1를 나타내는 시점 위치 및 시선 방향을 나타내는 시점 위치 자세 파라미터 및 사용자(U)의 시야각 θ1을 나타내는 시야각 파라미터를 취득한다. 이러한 사용자(U)의 파라미터는, 상술한 영상면 40U를 결정한다.
또한, 조사광투영부(2)로부터 출사(出謝)된 코팅광을 투영하는 평판 모양 물체(30)의 형상 데이터를 취득한다. 이 형상 데이터는, 예를 들면 CAD 데이터이다.여기서, 시점 위치 자세 파라미터는, 3 차원 좌표 공간에 있어서의, X,Y,Z축 상의 위치 및 축 주위의 회전 각도를 수치로 정의한 것이다. 이 시점 위치 자세 파라미터는, 시점 위치 P1과 평판 모양 물체(30)와의 거리 L1과 시점 위치 P1에 대한 평판 모양 물체(30)의 자세를 하나로 결정한다. 또한, 평판 모양 물체(30)의 형상 데이터란, CAD 등으로 작성된 전자 데이터를 기초로, 3차원 좌표 공간에 있어서의 형상 영역을 정의한 것이다. 이 형상 데이터는, 시점 위치 P1으로부터 본 평판 모양 물체(30)의 형상을 하나로 결정한다. 이러한 평판 모양 물체(30)의 형상 데이터와 사용자(U)의 파라미터는, 영상면 40U의 좌표와 평판 모양 물체(30) 상의 좌표와의 대응 관계를 결정한다.
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이 조사광투영부(2)가 설치되었던 것에 대해, 조명 제어장치(1)는, 조사광투영부(2)의 투영 위치 P3 및 해당 조사광투영부(2)의 광축 방향을 나타내는 위치 자세 파라미터 및 조사광투영부(2)의 투영 화각 θ2를 나타내는 투영화각 파라미터를 취득한다. 이 조사광투영부(2)의 위치 자세 파라미터 및 투영화각 파라미터는, 조사광투영부(2)가 평판 모양 물체(30)에 대해서 투영하는 영상면 40P를 나타낸다. 이 영상면 40P가 정해지면, 조사광투영부(2)로부터 투영되는 코팅광이 영상면 40P를 사이에 두고 평판 모양 물체(30)의 어느 좌표에 투영될지가 정해진다. 즉, 조사광투영부(2)의 위치 자세 파라미터 및 투영 화각 파라미터와 평판 모양 물체(30)의 위치 자세 파라미터 및 형상 데이터와는, 조사광투영부(2)로부터 출사된 코팅광에 의해서 덮이는 평판 모양 물체(30)의 범위가 하나로 정해진다. 조사광투영부(2)가 프로젝터인 경우, 투영 위치 P3는 백 포커스(back focus) 및 프로젝터의 투사각도로 정의되며 투영 화각 θ2는 투영 위치 P3로부터 일정 거리에서의 수평 및 수직 방향의 투영 범위로부터 산출된다.
그리고, 조명 제어장치(1)는 평판 모양 물체(30)에 표시되는 코팅광의 화소(a1, a2, a3, a4, a5)와 조사광투영부(2)의 투영 위치 P3를 잇는 직선과 영상면 40P와의 교점(c1, c2, c3, c4, c5)에 화소를 배치해 평면 영상(100'')을 구성하고, 그 평면 영상(100'')을 평판 모양 물체(30)에 투영시킨다. 그리고, 영상면 40P 상의 점 c1, c2, c3, c4, c5, 평판 모양 물체(30) 상의 점 a1, a2, a3, a4, a5, 영상면 40U 상의 점 b1, b2, b3, b4, b5라고 하는 경로에서 사용자(U)에게 있어서 왜곡(일그러짐)이 없는 영상을 눈으로 인식시킬 수 있다.
동일하게 피조사 물체(20)가 평판 모양 물체(30)와 같은 형상이 아니고, 돔형의 것이라도 왜곡(일그러짐) 없게 코팅하여 피조사 물체(20)를 사용자(U)에게 눈으로 인식시킬 수 있다. 도 12(a)에 나타낸 바와 같이, 피조사 물체(20)가 돔형 물체(30)이며, 도 12(b)에 나타낸 바와 같이, 사용자(U)에게 격자모양의 코팅광을 눈으로 인식시키는 장면을 생각한다. 이 경우, 사용자(U)로부터는, 영상면 40U 상의 점 b1, b2, b3, b4, b5의 연장선상에 있어서의 돔형 물체(30)상의 점 a1, a2, a3, a4, a5가 눈으로 인식된다. 이것에 대해, 조사광투영부(2)는, 도 13(a)에 나타낸 바와 같이, 영상면 40P에 투영광을 투영한다. 이 영상면 40P에 있어서의 점 c1, c2, c3, c4, c5를 통과한 투영광은, 돔형 물체(30)에 있어서의 점 a1, a2, a3, a4, a5에 투영되고, 도 12(a)에 나타내는 영상면 40U의 점 b1, b2, b3, b4, b5로서 눈으로 인식된다. 따라서, 조사광투영부(2)는, 영상면 40P에 대해서 도 13(b)에 나타낸 바와 같이 일그러지게 한 평면 영상(100'')을 투영한다. 이것에 대해, 사용자(U)는, 도 12(b)에 나타내는 바와 같은 왜곡(일그러짐)이 없는 평면 영상(100)을 눈으로 인식할 수 있다.
다음으로, 상술한 코팅 조명장치에 대해서 새로운 구성을 부가한 것에 대해서 설명한다.
「조사광패턴」
또한, 이 코팅 조명장치는, 조사광생성부(11)가, 조사광 패턴의 조사광 신호를 미리 복수 저장하는 조사광패턴저장부와 조사광패턴저장부에 저장된 어느 하나의 조사광 패턴을 선택해 조사광 신호를 판독하는 조사광패턴선택부를 구비하고 있어도 좋다. 이 조사광패턴저장부는, 도시하지 않은 저장매체로 이루어지며, 조사광패턴선택부는, 어느 하나의 조사광 패턴을 선택하는 조작 인터페이스 등으로 이루어진다.
복수의 조사광 패턴으로서는, 도 3에 나타내는 바와 같은 단색의 코팅광에 의해서 피조사 물체(20)를 코팅하는 조사광 패턴, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이 소정의 모양의 코팅광에 의해서 피조사 물체(20)를 코팅하는 조사광 패턴, 도 6(b)에 나타낸 바와 같이 영상의 코팅광에 의해서 피조사 물체(20)를 코팅하는 조사광 패턴 등을 예로 들 수 있다.
이러한 코팅 조명장치에 있어서의 조사광생성부(11)는, 예를 들면 코팅 조명장치의 관리자나 관찰자에 의해서, 조사광 패턴을 선택하는 조작 인터페이스를 구비하고, 해당 조작 인터페이스의 조작에 근거해 어느 하나의 조사광 패턴을 선택한다. 그리고, 조사광생성부(11)는 선택된 조사광 패턴을 제1의 코팅보정부(12) 및 제2의 코팅보정부(13)에 공급한다.
그 후, 제1의 코팅보정부(12) 및 제2의 코팅보정부(13)는 조사광패턴선택부에 의해 선택된 조사광 패턴의 조사광 신호를 보정한다. 조사광투영부(2)는 해당 보정된 조사광 신호를 투영하여, 조사광패턴선택부에 의해 선택된 조사광 패턴의 코팅광에 의해 피조사 물체(20)를 코팅할 수 있다.
이러한 코팅 조명장치는, 미리 복수의 조사광 패턴을 준비해 두는 것에 의해, 사용할 조사광 패턴을 간단히 수시로 절환(切換)할 수 있다.
[누설광 억제]
또한, 이 코팅 조명장치에 있어서의 조명 제어장치(1)는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 피조사 물체(20)로부터 누설되어 배후에 투영되어 버리는 누설광을 억제하는 누설광억제부(14)를 구비하고 있어도 좋다.
여기서, 상술한 코팅 조명장치는, 임의 형상의 피조사 물체(20)를 코팅하도록 코팅광을 투영하는 것이다. 따라서, 피조사 물체(20)의 가장자리까지 정밀도 좋게 코팅광에 의해서 코팅하려고 하면, 코팅광이 피조사 물체(20) 밖으로 되어 누설광으로서 배후에 투영되어 버린다. 이 누설광은, 조사광투영부(2)나 피조사 물체(20)의 위치 자세 파라미터가 미소하게 어긋난 것, 조사광투영부(2)(프로젝터)의 개체차(個體差)에 기인하여 발생한다. 그러나, 이 파라미터나 기기 정밀도에는 한계가 있으므로, 누설광을 발생시키지 않도록 완벽하게 피조사 물체(20)를 코팅하도록 영상 신호를 보정하는 것은 매우 어렵다.
그래서, 이 코팅 조명장치는, 제1의 코팅보정부(12) 및 제2의 코팅보정부(13)에 의해서 보정한 영상 신호를 가공하는 것에 의해서, 누설광을 발생시키지 않는 것이 아니고, 발생한 누설광이 눈에 띄지 않도록 한다.
누설광억제부(14)는, 제1의 코팅보정부(12) 및 제2의 코팅보정부(13)에 의해서 보정된 영상 신호가 공급된다. 누설광억제부(14)는, 공급된 영상 신호에 대해서, 누설광을 억제하는 처리를 실시해 조사광투영부(2)에 공급한다.
누설광억제부(14)의 누설광 억제 처리로서는, 피조사 물체(20) 중에서 미리 설정된 크기 이하의 영역에는 코팅광을 투영하지 않도록 조사광 신호를 보정하는 것을 들 수 있다. 구체적으로는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 사람 형태의 피조사 물체(20) 중에서, 소정의 크기보다 큰 영역(20a)에는 코팅광을 투영하지만, 소정의 크기 이하의 손끝 부분 및 다리 부분 등의 영역(20b)에는 코팅광을 투영하지 않는다. 이것에 의해, 코팅 조명장치는, 조사광투영부(2)로부터 피조사 물체(20)를 향해서 투영된 코팅광이, 해당 피조사 물체(20)로부터 누설되어 피조사 물체(20)의 배경으로 투영되는 것을 억제할 수 있다. 또한 도 15에는, 사용자 인터페이스로서 실제로 코팅광을 어떻게 투영하는가를 사용자가 확인할 수 있는 모니터 장치(3)를 구비하여 해당 모니터 장치(3)에 투영 상태(3a)를 표시시키고 있다.
또한, 누설광억제부(14)는, 도 16에 나타낸 바와 같이, 피조사 물체(20) 중 소정 폭의 윤곽 부분(20c)에 투영하는 코팅광의 조명 효과를 변화시켜도 좋다. 예를 들면, 윤곽 부분(20c)에는, 코팅광을 투영하지 않는 것을 들 수 있다.
이것에 의해, 조명 제어장치(1)는, 조사광투영부(2)로부터 피조사 물체(20)를 향해서 투영된 코팅광이, 해당 피조사 물체(20)로부터 누설되어 피조사 물체(20)의 배경으로 투영되는 것을 눈에 띄지 않게 한다. 이와 같이 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20) 중의 가는 부분이나 작은 부분에 코팅광의 투영 영역을 설정하면 누설광의 발생 확률이 높아지므로, 미리 설정된 크기 이하의 영역(20b)를 코팅광의 투영 영역으로부터 제외한다.
또한, 누설광억제부(14)는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 윤곽 부분(20d)의 소정 폭에 있어서의 내측(內側)으로부터 외측(外側)으로 향하는 것에 따라서 점차 코팅광의 조명 효과를 변화시켜도 좋다. 이것에 의해서도, 조명 제어장치(1)는 조사광투영부(2)로부터 피조사 물체(20)를 향해서 투영된 코팅광이, 해당 피조사 물체(20)로부터 누설되어 피조사 물체(20)의 배경에 투영되는 것을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
구체적으로는, 윤곽 부분(20d)에 있어서 변화시키는 조명 효과로서는, 조도, 휘도, 광도, 광속, 색온도, 연색성(演色性) 등을 들 수 있다. 그리고, 누설광억제부(14)는, 피조사 물체(20)로부터 누설된 누설광이 배경에 투영되어도 눈에 띄지 않게 되도록 윤곽 부분(20d)에 있어서의 코팅광의 조명 효과를 변경한다. 예를 들면 누설광억제부(14)는, 피조사 물체(20)에 있어서의 윤곽 부분(20d)에서의 코팅광의 조도를 내리는 것에 의해서, 누설광을 눈에 띄지 않게 한다. 또한, 누설광억제부(14)는, 조도를 제로로 설정한 윤곽 부분(20d)의 폭을 크게 하는 것에 의해 코팅광의 투영 영역을 서서히 작게 하여 누설광을 서서히 감소시킬 수 있다. 또한 누설광억제부(14)는, 누설광이 사라질 때까지 윤곽 부분(20d)의 폭을 크게 해도 좋다. 또한 누설광을 줄이기 위해서 설정하는 윤곽 부분(20d)은, 코팅광의 투영 영역의 감소 면적에 따라서 결정하는 것이 바람직하다.
게다가 또, 누설광억제부(14)는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 별 형태의 피조사 물체(20)에 있어서의 예각 부분에는 코팅광을 투영하지 않도록 영상 신호를 보정해도 좋다. 이 경우, 누설광억제부(14)는, 코팅광의 예각 부분을 둥글게 하도록 가공한다. 이것에 의해서, 해당 예각 부분은, 코팅광이 투영되지 않는 영역(20f)이 된다. 이와 같이 예각 부분에서는 누설광이 발생하기 쉬운 것에 대해, 코팅광에 둥글림을 갖게 하여 누설광의 발생을 억제한다.
게다가 또, 누설광억제부(14)는, 조사광투영부(2)에 의해 투영하는 코팅광을 소정 폭으로 진동시켜도 좋다. 이것에 의해, 피조사 물체(20)에 투영되지 않는 코팅광이 누설광으로서 발생하고 있어도, 진동에 의해서, 사용자(U)로부터 눈으로 인식되는 조도를 낮게 할 수 있다. 따라서, 누설광억제부(14)에 의하면, 조사광투영부(2)로부터 피조사 물체(20)를 향해서 투영된 코팅광이, 해당 피조사 물체로부터 누설되어 피조사 물체의 배경에 투영되는 것을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
게다가 또, 누설광을 억제하는 구성으로서는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 피조사 물체(20)에 대해서 코팅광을 투영하는 조사광투영부(2) 외에, 피조사 물체(20)의 배면(20＇)에 누설광을 억제하는 배경광을 투영하는 조사광투영부(2＇)를 구비하고 있어도 좋다. 이 조사광투영부(2＇)는, 도 20에 나타낸 바와 같이, 그 투영 범위(52)가 피조사 물체(20)에는 포함되지 않도록 설치되어 있다. 이것에 의해, 조사광투영부(2)의 코팅광의 투영 범위(51)가 피조사 물체(20)로부터 벗어나 누설광이 배면(20＇)에 발생해도, 배경광에 의해서 누설광을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
이 배면(20＇)에 투영하는 광(光)은, 누설광을 눈에 띄지 않게 하도록 설정된 조명 효과(조도, 휘도, 광도, 광속, 색온도, 연색성)이면 좋다. 예를 들면, 조사광투영부(2＇)는, 배면(20＇)에 화이트 라이트 등을 조사(照射)한다. 이것에 의해, 색이 겹치는 것으로 백색광이 되는 성질을 이용하여 누설광을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
이와 같이 배면(20＇)에 배경광을 투영하는 것에 의해서, 도 21에 나타낸 바와 같이, 피조사 물체(20)에 대해서는 코팅광을 코팅한 다음, 배면(20＇)을 배경광의 투영 범위(52)에 의해서 조명 연출할 수도 있다. 이 도 21에 나타내는 예는, 2대의 조사광투영부(2＇)를 이용하여 각 피조사 물체(20)의 배면(20＇)의 조명 연출을 실시하고 있다. 또한, 이 도 21에 나타내는 예에서는, 도 22에 나타낸 바와 같이, 각 피조사 물체(20)에 대해서 2대의 조사광투영부(2)를 이용해 조명 연출을 실시하고 있는 것에 대해, 피조사 물체(20) 마다 2대의 조사광투영부(2)를 이용하여 각 피조사 물체(20)를 코팅할 수 있다.
「반사경」
또한, 이 코팅 조명장치는, 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 사이의 광축 상(上)에 반사경을 배치하여 조사광의 투영 거리를 길게 조정할 수 있고, 또한 조사광투영부(2)를 안 보이는 위치에 배치할 수도 있다. 또한, 조사광투영부(2)를 컴팩트한 구성으로 하는 경우이어도, 반사경에 의해서 조사광의 투영 거리를 길게 하여 비교적 큰 사이즈의 피조사 물체(20)를 코팅할 수 있다.
「입체 영상」
또한, 이 코팅 조명장치는, 입체 영상을 표시시키기 위한 조사광 신호를 조사광투영부(2)에 공급하여, 피조사 물체(20)에 투영되는 코팅광을 입체 영상으로 하여 관찰시켜도 좋다. 이 코팅 조명장치는, 서로 시차(視差)가 주어진 우안(右眼)용의 조사광 신호와 좌안(左眼)용의 조사광 신호를 조사광생성부(11)에 의해서 생성하고, 각각의 조사광 신호에 대해서, 제1의 코팅보정부(12), 제2의 코팅보정부(13) 및 제3의 코팅보정부(21)에 의한 보정 처리를 실시한다.
이 경우, 코팅 조명장치는, 관찰자에게 우안과 좌안으로 투과하는 영상광의 편광 방향이 다른 편광 안경을 장착시켜서, 편광 방식 또는 시분할 방식으로 조사광투영부(2)로부터 서로 시차(視差)가 주어지고 또한 편광 방향이 다른 복수 종류의 조사광을 출사한다. 편광 방식으로 피조사 물체(20)에 입체 영상을 표시하는 경우, 피조사 물체(20)의 표면 재료로서 영상광의 편광 방향을 유지하는 소재의 것을 사용하고, 조사광투영부(2)의 2개의 광 출사구(出射口)로부터 편광 방향이 다른 우안용 조사광과 좌안용 조사광을 출사시킨다. 또한, 시분할 방식으로 피조사 물체(20)에 입체 영상을 표시하는 경우, 1개의 광 출사구로부터 우안용 조사광과 좌안용 조사광을 시분할로 교대로 출사하고, 우안용 조사광과 좌안용 조사광과의 출사 타이밍과 액정 셔터 안경의 우안 및 좌안 셔터의 절환 타이밍과의 동기(同期)를 취한다.
이것에 의해, 이 코팅 조명장치에 의하면, 높은 정밀도로 임의 형상의 피조사 물체(20) 상에만 코팅광을 투영하고 또한, 해당 피조사 물체(20) 상의 입체 영상을 왜곡(일그러짐) 없게 관찰자에게 관찰시킬 수 있다.
「조사광 투영 범위, 코팅 범위의 변경」
코팅 조명장치는, 조사광투영부(2)의 화각(畵角)을 조정하는 것에 의해, 조사광투영부(2)의 조사광 투영 범위를 변경시켜도 좋다. 이러한 코팅 조명장치는, 조사광투영부(2)의 화각을 조정한 조사광 투영 범위의 공간 내에 있어서, 피조사 물체(20)를 코팅광으로 코팅할 수 있다.
또한, 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20) 내에 있어서 코팅을 실시하고 싶은 공간 영역을 지정해도 좋다. 이러한 코팅 조명장치에 있어서, 피조사 물체(20) 내에 있어서 코팅하는 부분에는 코팅광을 투영하고, 피조사 물체(20) 내에 있어서 코팅하지 않는 부분에는 배경광을 투영하게 된다. 이와 같이, 피조사 물체(20) 내에 있어서 코팅광에 의해서 코팅하는 부분과 코팅하지 않는 부분을 구별하는 신호는, 코팅 조명장치에 미리 공급된다. 그리고, 코팅 조명장치는, 조사광생성부(11)로부터 제1의 코팅보정부(12)에 공급하는 조사광 신호를 피조사 물체(20) 내에서 코팅하는 부분만을 코팅광으로 하고, 그 이외를 배경광으로 하는 조사광 신호로 수정하여 제1의 코팅보정부(12)에 공급한다.
또한, 이 코팅할 수 있는 부분과 코팅하지 않는 부분과는, 관찰자에 의해서 변경하도록 해도 좋다. 예를 들면, 피조사 물체(20) 내의 코팅하는 영역은, 피조사 물체(20)의 전체가 코팅되고 있는 상태를 100%로 하여, 피조사 물체(20)의 형상 파라미터로 지정된 원점 위치(기점)로부터의 3차원 방향의 퍼센티지로 설정할 수 있다.
「복수의 피조사 물체 20에 대한 코팅」
또한, 복수의 피조사 물체(20)에 대해서 코팅할 수 있는 부분을 선택하는 경우, 모든 피조사 물체(20)를 동일하게 코팅해도 좋고, 개개의 피조사 물체(20)에 대해서 코팅하는 부분을 지정해도 좋다. 예를 들면, 단일의 조사광투영부(2)의 조사광 투영 범위에 복수의 피조사 물체(20)가 존재하는 경우에는, 조사광 투영 범위에 복수의 코팅광의 투영영역을 설치하여, 조사광 투영 범위의 개개의 피조사 물체(20)를 코팅할 수 있다. 이 경우, 제1의 코팅보정부(12)는, 단일의 평면 영상(100)에 대해서, 복수의 피조사 물체(20)의 형상 데이터(20＇)를 매핑 처리할 필요가 있다.
또한, 코팅 조명장치는, 복수의 피조사 물체(20)에 대해서, 개별의 조사광 패턴을 선택해도 좋다. 이러한 코팅 조명장치는, 상술한 조사광 패턴을 선택하는 조작 인터페이스에 의해서, 개개의 피조사 물체(20)에 조사광 패턴이 할당된다. 그리고, 조사광투영부(2)에 대한 개개의 피조사 물체(20)의 개략적인 위치에 대응하여 개개의 선택된 조사광 패턴을 포함하는 평면 영상(100)을 조사광생성부(11)에 의해서 생성하고, 제1의 코팅보정부(12)에 의해서 조사광 투영 범위 내의 개개의 피조사 물체(20)의 형상에 매핑 처리된다.
또한, 코팅 조명장치는, 복수의 피조사 물체(20)에 대해서, 개별적으로 조사광 패턴을 할당하기 위해서, 복수의 피조사 물체(20)를 개개로 식별하는 피조사체 식별수단(카메라 등)을 구비하고 있어도 좋다. 그리고, 코팅 조명장치는, 각 피조사 물체(20) 마다 미리 설정된 조사광 패턴의 어느 하나를 지정하여 그 조사광 패턴으로 코팅한다. 또한, 코팅 조명장치는, 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 거리를 거리 센서에 의해서 검출하고, 해당 거리에 기초하여 조사광투영부(2)로부터의 거리가 소정의 범위 내에 있는 피조사 물체(20)에 대해서 코팅해도 좋다. 또한, 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 거리는, 조사광투영부(2)의 고정점과 피조사 물체(20)의 고정점의 거리를, 각 고정점에 자기 센서를 부착시켜 검출할 수 있다.
「피조사 물체(20)의 형상 변화」
코팅 조명장치에 있어서는, 피조사 물체(20)가 미리 설정된 형상 패턴에 따라서 형상 변화시킬 수 있어도 좋다. 또한 피조사 물체(20)의 위치는 고정으로 한다.
이러한 코팅 조명장치는, 관찰자 등의 조작 인터페이스에 대한 조작에 따라서 피조사 물체(20)의 형상을 변화시키는 구동기구 등을 구비한다. 이 코팅 조명장치는, 미리 구동기구에 의해 변경되는 피조사 물체(20)의 형상 패턴을 설정해 두어, 피조사 물체(20)의 형상 패턴에 대응한 형상 파라미터를 저장하고 있다.
그리고, 구동기구에 의해서 피조사 물체(20)의 형상 패턴을 변화시켰을 경우, 코팅 조명장치는, 해당 형상 패턴의 형상 파라미터를 호출하고, 도 5에 나타낸 바와 같이 제1의 코팅보정부(12)에 의해서 조사광 신호의 매핑 처리를 실시한다. 이것에 의해, 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20)의 형상 패턴을 미리 형상 파라미터로서 기억해 두는 것에 의해 피조사 물체(20)의 형상 패턴을 변화시켜도, 간단히 제1의 코팅보정부(12)에 의해서 보정 처리를 할 수 있어 해당 형상을 조사광에 의해서 코팅할 수 있다.
또한, 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20)의 임의의 형상 변화를 따라 제1의 코팅보정부(12)에 의해서 매핑 처리를 실시해도 좋다. 이러한 코팅 조명장치는, 관찰자가 조작하는 조작 인터페이스에 의해서 피조사 물체(20)의 형상이 임의로 변화하고 있는 것을 검출하는 카메라 등의 검출수단과 해당 피조사 물체(20)의 윤곽(형상 파라미터)을 검출하는 윤곽검출수단이 필요하다.
이러한 코팅 조명장치는, 윤곽검출수단에 의해서, 조사광투영부(2)로부터 피조사 물체(20)를 보았을 때의 형상이 갱신되었을 경우에는, 제1의 코팅보정부(12)에 의해서, 해당 윤곽검출수단에 의해서 검출된 윤곽(형상 파라미터)의 피조사 물체(20)를 코팅하도록 매핑 처리를 실시한다.
이것에 의해서, 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20)가 임의 형상으로 변화할 때에도, 형상 파라미터를 갱신하여 매핑 처리를 실시할 수 있다.
「심볼(symbol)의 표시」
코팅 조명장치는, 피조사 물체(20) 상에 코팅을 실시하고 있을 때에, 해당 코팅되고 있는 피조사 물체(20) 상에 문자나 기호 등의 심볼(symbol)을 컷팅 삽입해도 좋다. 또한 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 사이의 위치 관계의 변화는 시키지 않는다.
이러한 코팅 조명장치는, 흑백 등의 2색으로 구성되는 문자 또는 기호, 도안 등의 심볼(symbol)을 저장하는 심볼저장수단과, 저장된 심볼을 선택하는 조작 인터페이스 등의 심볼선택수단과, 코팅된 피조사 물체(20) 상에 있어서의 심볼을 삽입하는 장소를 지정하는 심볼 삽입개소 지정수단과, 심볼의 크기를 지정하는 심볼지름 설정수단과, 심볼의 컷팅 대상(2색 중 어느 하나를 컷팅한다)을 절환하는 컷팅 대상 절환수단을 구비한다. 이 심볼 삽입개소 지정수단은, 심볼의 삽입 개소를, 피조사 물체(20)의 형상 파라미터로 지정된 원점 위치(기점)로부터 3차원 방향의 거리로 설정한다.
이러한 코팅 조명장치는, 상술한 조사광 패턴과는 다르며, 조사광의 지정된 장소에, 지정된 크기의 심볼을 삽입할 수 있다.
또한, 코팅 조명장치는, 문자나 도안 등 임의의 심볼을 판독하여 삽입할 수 있다. 이 코팅 조명장치는, 문자나 도안 등의 임의의 심볼을 판독하는 심볼판독수단(예를 들면, 스캐너)과, 판독된 심볼을 흑백 등 2색으로 구성되는 화상으로 변환하는 심볼화상변환수단을 구비한다. 이 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20)를 코팅하고 있는 조사광의 일부에, 판독된 심볼을 컷팅해서 삽입할 수 있다. 이 코팅 조명장치는, 예를 들면 스캐너로 판독한 종이에 자필로 된 문자나 도안, 또는 소지하고 있는 화상을 삽입할 수 있다.
또한, 코팅 조명장치는, 컷팅 디자인을 실시간으로 갱신하기 위해서, 자필로 된 문자나 도안을 2색으로 구성되는 화상으로서 실시간으로 판독하는 실시간 심볼판독수단(예를 들면, 타블렛 피씨(Tablet PC))을 구비한다. 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20)를 코팅하고 있는 조사광의 일부에, 자필로 된 심볼을 컷팅하여 삽입한다. 이것에 의해, 그 자리에서 쓴 문자나 도안을 삽입할 수 있고 리뷰 등을 할 수 있다.
「조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 위치 관계의 갱신」
코팅 조명장치는, 이동 가능한 재치대(載置台)에 피조사 물체(20)가 탑재되고 있는 경우에 있어서는, 피조사 물체(20)의 이동을 자동적으로 추종(追從)하여 피조사 물체(20)를 코팅해도 좋다. 이 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20)를 이동시키는 피조사물체 가동수단과 피조사 물체(20)의 위치, 자세를 취득하는 피조사물체 위치자세 센싱수단과 위치 자세 센싱의 출력치로부터 위치 자세 파라미터를 산출하는 피조사물체 위치자세파라미터 산출수단을 구비한다.
이러한 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20)의 위치를 변화시켰을 경우에, 피조사 물체(20)의 위치, 자세를 취득하고, 취득한 피조사 물체(20)의 조사광투영부(2)에 대한 위치, 자세로부터 위치 자세 파라미터를 산출한다. 이것에 의해, 코팅 조명장치는, 피조사 물체(20)가 이동해도, 제2의 코팅보정부(13)에 의해서 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 배치에 근거하여 조사광 신호를 보정하여 높은 정밀도로 피조사 물체(20)를 코팅할 수 있다.
또한, 코팅 조명장치는, 이동 가능한 재치대에 조사광투영부(2)가 탑재되고 있는 경우에 있어서는, 조사광투영부(2)의 이동을 자동적으로 추종(追從)하여, 피조사 물체(20)를 코팅해도 좋다. 이 코팅 조명장치는, 조사광투영부(2)를 이동시키는 조사광투영부 가동수단과 조사광투영부(2)의 위치, 자세를 취득하는 조사광투영부 위치자세 센싱수단과, 위치 자세 센싱의 출력치로부터 위치 자세 파라미터를 산출하는 조사광투영부 위치자세 파라미터 산출수단을 구비한다.
이러한 코팅 조명장치는, 조사광투영부(2)의 위치를 변화시켰을 경우에, 조사광투영부(2)의 위치, 자세를 취득하고, 취득한 피조사 물체(20)의 조사광투영부(2)에 대한 위치, 자세로부터 위치자세 파라미터를 산출한다. 이것에 의해, 코팅 조명장치는, 조사광투영부(2)가 이동해도, 제2의 코팅보정부(13)에 의해서 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 배치에 근거해서 조사광 신호를 보정하여 높은 정밀도로 피조사 물체(20)를 코팅할 수 있다. 예를 들면, 관찰자가 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 사이에 서서 조사광을 차단해 버리는(그림자가 생긴다) 상황에 있어서, 그림자를 피하는 방향으로 조사광투영부(2)를 움직였을 경우에서도, 조사광투영부(2)의 위치를 추종하도록 센싱하여, 코팅광으로 피조사 물체(20)를 계속 코팅한다.
또한, 상술한 것처럼, 조사광투영부(2)와 피조사 물체(20)와의 광축 상에 반사경을 설치한 구성에 있어서는, 반사경으로 반사하는 것을 고려한 조사광투영부(2)의 가상 위치를 조사광투영부(2)의 위치 자세 파라미터로서 제2의 코팅보정부(13)에 입력하여 조사광 신호의 보정을 실시하게 한다.
또한, 상술한 실시의 형태는 본 발명의 일례이다. 이 때문에, 본 발명은, 상술한 실시 형태로 한정될 것은 없고, 이 실시 형태 이외에 있어서도, 본 발명과 관련되는 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위이면, 설계 등에 따라 여러 가지의 변경이 가능한 것은 당연하다.
본 발명에 의하면, 피조사 물체의 형상에 맞추어 조사광 중 코팅광의 윤곽을 컷팅하고, 또한 피조사 물체의 원점 위치와 조사광 투영수단과의 위치 관계에 따라 코팅광의 윤곽을 보정하므로, 피조사 물체의 형상, 피조사 물체와 조사광투영부와의 위치 관계에 근거하여 피조사 물체를 높은 정밀도로 조사광에 의해서 코팅할 수 있다.
1 조명 제어장치 2 조명광투영부
3 모니터장치
11 조사광생성부 12 제1의 코팅보정부
13 제2의 코팅보정부
20 피조사 물체 21 제3의 코팅보정부
30 평판 모양 물체
51 코팅광의 투영 범위
52 배경광의 투영 범위 100 평면 영상

Claims (9)

  1. 임의 형상의 피조사 물체를 향해서 조사광을 투영하는 조명장치로서,
    조사광 신호를 입력하는 조사광신호 입력수단과,
    상기 피조사 물체에 상기 조사광을 조사시켰을 때에, 상기 피조사 물체를 조사광으로 코팅시키도록 상기 조사광신호 입력수단에 의해 입력한 조사광 신호를 보정하는 코팅 보정수단과,
    상기 코팅 보정수단에 의해서 보정 처리된 조사광 신호를 이용해 상기 피조사 물체에 대해서 투영을 실시하는 조사광 투영수단을 구비하며,
    상기 조사광은, 상기 피조사 물체를 코팅하는 코팅광과, 상기 피조사 물체의 배경이 되는 배경광을 포함하고,
    상기 코팅 보정수단은, 상기 조사광 중 코팅광의 윤곽을 보정하도록 조사광 신호를 보정하는 것이며,
    상기 피조사 물체의 형상에 맞추어서 조사광 중 코팅광의 윤곽을 컷팅하도록 상기 조사광 신호를 보정하는 제1의 코팅 보정수단과,
    상기 피조사 물체의 원점 위치와 상기 조사광 투영수단과의 위치 관계에 따라서, 상기 제1의 코팅 보정수단에 의해 보정된 코팅광의 윤곽을 보정하는 제2의 코팅 보정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조사광신호 입력수단에서 생성되는 조사광 패턴의 조사광 신호를 미리 복수 저장하는 조사광패턴 저장수단과,
    상기 조사광패턴 저장수단에 저장된 어느 것의 조사광 패턴을 선택하여 조사광 신호를 판독하는 조사광패턴 선택수단을 구비하며,
    상기 코팅 보정수단은, 상기 조사광패턴 선택수단에 의해 선택된 조사광 패턴의 조사광 신호를 보정하고, 상기 조사광 투영수단은, 해당 보정된 조사광 신호를 투영하여 상기 조사광패턴 선택수단에 의해 선택된 조사광 패턴의 코팅광에 의해 상기 피조사 물체를 코팅하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조사광 투영수단과 상기 피조사 물체와의 사이에 반사경을 배치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코팅광은, 시간축 상에서 화상을 갱신하는 영상이며,
    상기 조사광신호 입력수단에 영상 신호를 입력 가능하게 하며,
    상기 피조사 물체를 관찰하는 관찰자의 시점의 위치 및 자세를 입력하는 시점 위치 자세 입력수단과,
    상기 시점 위치 자세 입력수단에 의해 입력한 관찰자의 시점으로부터 상기 피조사 물체에 투영된 영상을 눈으로 인식했을 경우에 해당 영상이 왜곡(일그러짐) 없게 관찰시키기 위해서 영상광을 일그러지도록 상기 영상광 신호에 보정을 하는 제3의 코팅 보정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조사광 투영수단은, 1 또는 복수의 영상광 출사부(出射部)로부터 서로 시차(視差)가 주어진 영상광을 출사하여, 상기 피조사 물체에 입체 영상을 표시시키는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 피조사 물체 중에서 미리 설정된 크기 이하의 영역에는 코팅광을 투영하지 않도록 상기 조사광 신호를 보정하는 누설광 억제수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 피조사 물체 중 소정 폭의 윤곽 부분에 투영하는 조명광의 조명효과를 변화시켜서, 상기 조명광 투영수단으로부터 상기 피조사 물체를 향해서 투영된 코팅광이, 해당 피조사 물체로부터 누설되어 상기 피조사 물체의 배경에 투영된 누설광을 눈에 띄지 않게 하는 누설광 억제수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 누설광 억제수단은 상기 윤곽부분의 소정 폭에 있어서의 내측으로부터 외측으로 향하는 것에 따라서 점차 코팅광의 조명 효과를 변화시키는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조사광 투영수단에 의해 투영하는 코팅광을 소정 폭으로 진동시키고, 상기 조사광 투영수단으로부터 상기 피조사 물체를 향해서 투영된 코팅광이, 해당 피조사 물체로부터 누설되어 상기 피조사 물체의 배경에 투영된 누설광을 눈에 띄지 않게 하는 누설광 억제수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
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