(57)【要約】【課題】効率的な照明設計を行うことができる照明システムを提供する。【解決手段】利用者から入力された内容に基づいて、複数の照明装置を制御することで、照明対象領域に対する調光を行う照明システムであって、前記照明対象領域を表す画像を表示する画像表示手段と、利用者に、前記画像上で、照度の指定を行う場所および照度を、一つ以上入力させる照度入力手段と、前記指定された場所および照度に基づいて、前記指定された場所を中心とする領域についての、実現すべき照度の分布である目標照度分布を一つ以上生成する照度分布決定手段と、前記生成した一つ以上の目標照度分布から、各々の照明装置を制御するためのパラメータを生成する照明パラメータ生成手段と、前記生成したパラメータを用いて、各々の照明装置を制御する照明手段と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2014093147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者から入力された内容に基づいて、複数の照明装置を制御することで、照明対象領域に対する調光を行う照明システムであって、
前記照明対象領域を表す画像を表示する画像表示手段と、
利用者に、前記画像上で、照度の指定を行う場所および照度を、一つ以上入力させる照度入力手段と、
前記指定された場所および照度に基づいて、前記指定された場所を中心とする領域についての、実現すべき照度の分布である目標照度分布を一つ以上生成する照度分布決定手段と、
前記生成した一つ以上の目標照度分布から、各々の照明装置を制御するためのパラメータを生成する照明パラメータ生成手段と、
前記生成したパラメータを用いて、各々の照明装置を制御する照明手段と、
を有することを特徴とする、照明システム。
【請求項２】
前記画像表示手段は、生成した目標照度分布を、前記照明対象領域を表す画像に重ね合わせて表示する
ことを特徴とする、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記画像表示手段は、目標照度分布を表す画像として、同一の目標照度である地点を曲線で結んだ画像を生成し、前記照明対象領域を表す画像に重ね合わせて表示する
ことを特徴とする、請求項２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記照度分布決定手段は、複数の場所について照度が指定され、同一の地点に複数の異なる照度が割り当たる場合に、当該地点に割り当てる照度を、前記複数の場所からの距離に基づいて調整する
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の照明システム。
【請求項５】
前記照明対象領域を撮像するカメラ手段をさらに備え、
前記画像表示手段は、前記カメラ手段が撮像した画像を、照明対象領域を表す画像として表示する
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の照明システム。
【請求項６】
前記カメラ手段は、前記照明手段が各々の照明装置に対する制御を終えた時点の、前記照明対象領域の画像を撮像し、
前記画像表示手段は、前記カメラ手段が撮像した画像を表示する
ことを特徴とする、請求項５に記載の照明システム。
【請求項７】
前記複数の照明装置は、それぞれ、前記照明対象領域に対する、照度および照射方向の少なくともいずれかを変更可能である
ことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の照明システム。
【請求項８】
前記照明パラメータ生成手段は、前記照明装置が照明を行った際の実際の照度分布である実照度分布を前記照明パラメータごとに記憶し、前記目標照度分布と、前記記憶された実照度分布との誤差が最少となる照明パラメータを探索して決定する
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の照明システム。
【請求項９】
利用者から入力された内容に基づいて、複数の照明装置を制御することで、照明対象領域に対する調光を行う照明制御方法であって、
コンピュータが、
前記照明対象領域を表す画像を利用者に提示するステップと、
利用者に、前記画像上で、照度の指定を行う場所および照度を、一つ以上指定させるステップと、
前記指定された場所および照度に基づいて、前記指定された場所を中心とする領域についての、実現すべき照度の分布である目標照度分布を一つ以上生成するステップと、
前記生成した一つ以上の目標照度分布から、各々の照明装置を制御するためのパラメータを生成し、前記生成したパラメータを用いて、各々の照明装置を制御するステップと、
を含むことを特徴とする、照明制御方法。
【請求項１０】
利用者から入力された内容に基づいて、複数の照明装置を制御することで、照明対象領域に対する調光を行う照明システムを制御するプログラムであって、
コンピュータに、
前記照明対象領域を表す画像を利用者に提示するステップと、
利用者に、前記画像上で、照度の指定を行う場所および照度を、一つ以上指定させるステップと、
前記指定された場所および照度に基づいて、前記指定された場所を中心とする領域についての、実現すべき照度の分布である目標照度分布を一つ以上生成するステップと、
前記生成した一つ以上の目標照度分布から、各々の照明装置を制御するためのパラメータを生成し、前記生成したパラメータを用いて、各々の照明装置を制御するステップと、
を実行させることを特徴とする、照明システム制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の照明装置によって照明を行うシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の照明装置を利用し、光によって空間を演出する技術がある。このような技術は、例えば舞台照明や、店舗内のインテリア照明、屋外照明などの分野で用いられている。照明によって演出を行うことで、集客効果や広告効果、ムード演出効果などを得ることができる。
【０００３】
このような、複数の照明装置を操作するための入力インタフェースに、調光卓がある。調光卓とは、複数の照明装置の光の強さや色、方向などを指定し、制御を行うための装置である。調光卓は、光源一つ一つに対して細かな制御が行えるため、細かな光の調整が必要な舞台照明などに適している。しかし反面、操作が複雑であり、操作に習熟していなければ扱いづらいという欠点がある。また、イメージ通りの照明効果を得るためには、光源をどのように調整しなければならないかをオペレータ自身が考えなければならない。
【０００４】
一方で近年、複数の照明を用いて空間を演出する手法が普及し始めており、より簡便な方法で照明デザインを行うことができる技術が求められている。
従来の方法よりも簡便な方法で複数の照明装置を制御する技術に、非特許文献１に記載の照明デザインシステムがある。当該システムは、対象物の画像をブラシで塗ることで照明を当てる場所を指定するというインタフェースを有しており、利用者が画像上で指定した場所に実際の照明を当てることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】F. Anrys and P. Dutre，“Image-based lighting design”，In the 4th IASTED International Conference on Visualization Imaging and Image Processing，2004.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に記載の照明デザインシステムのように、描画インタフェースによって照明設計を行うシステムには、簡便な操作で高い照明効果が得られるという利点がある。しかし、非特許文献１に記載のシステムは、利用者によって指定された領域のみを考慮して照明の制御を行うため、指定されていない領域がどのような照度となるのか予測することができない。すなわち、当該システムは、物体のライトアップには適しているが、空間全体に対する照明設計には向いていないと言える。
【０００７】
描画インタフェースを用いて、空間全体に対する照明設計を行う場合、指定された領域のみを考慮して照明装置を制御すると、前述したような問題が発生する。この問題を解決するためには、指定された領域に指定された照度を割り当てるだけではなく、指定された領域の周辺にも適切な照度分布を割り当てる必要がある。このようにすることで、空間に対する照明設計を効率よく行うことができるようになる。
【０００８】
本発明は上記の問題点を考慮してなされたものであり、効率的な照明設計を行うことができる照明システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る照明システムは、希望の照度を得たい場所についての情報を利用者から取得し、入力された情報に基づいて照明対象領域の目標照度分布を生成したうえで照明装置を制御するという手法をとった。
【００１０】
具体的には、本発明に係る照明システムは、利用者から入力された内容に基づいて、複数の照明装置を制御することで、照明対象領域に対する調光を行う照明システムであって、前記照明対象領域を表す画像を表示する画像表示手段と、利用者に、前記画像上で、照度の指定を行う場所および照度を、一つ以上入力させる照度入力手段と、前記指定された場所および照度に基づいて、前記指定された場所を中心とする領域についての、実現すべき照度の分布である目標照度分布を一つ以上生成する照度分布決定手段と、前記生成した一つ以上の目標照度分布から、各々の照明装置を制御するためのパラメータを生成する照明パラメータ生成手段と、前記生成したパラメータを用いて、各々の照明装置を制御する照明手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
画像表示手段は、照明を行う対象の領域（照明対象領域）を利用者に提示するためのディスプレイ等の装置である。また、照度入力手段は、利用者によって操作される入力用のインタフェースである。照度入力手段は、マウスやペンタブレットのようなポインティングデバイスであってもよいし、画像表示手段と一体化した、タッチパネルやタッチスクリーンのようなデバイスであってもよい。
利用者は、照度入力手段を用いて、画像で表された照明対象領域のうち、照度の指定を行う場所と、希望の照度を入力する。場所の指定は、画像上で行うものであれば、どのような方法で行ってもよい。例えば、希望の照度を得たい範囲を囲ってもよいし、塗りつぶしてもよい。また、希望の照度を得たいポイント（点）のみを指定するものであってもよい。
【００１２】
また、照度分布決定手段は、利用者によって照度を指定された場所ごとに、目標照度の分布を表す情報である目標照度分布を決定する手段である。目標照度分布は、利用者から入力された条件を満たすように自動的に計算される。
照明パラメータ生成手段は、決定した目標照度分布を実空間で得るための照明パラメータを生成する手段である。照明パラメータとは、各照明装置に対して指定可能なパラメータの集合であり、例えば、明るさ、光軸の方向、光の色などを表したものである。照明パラメータを照明装置ごとに指定することで、それぞれの照明装置から発せられる光の態様が一意に決定される。本システムでは、各照明装置にそれぞれ対応する複数の照明パラメータを生成することで、照明対象領域に対する調光を行う。
【００１３】
以上に述べた発明の形態によると、利用者は、照明が行われる場所を表す画像を見ながら直感的に入力を行うことができる。また、システムは、利用者が指定した場所だけでなく、その周辺領域についても照度分布を生成するため、周囲の照度を予測することができ、空間に対する効率のよい照明設計を実現することができる。
【００１４】
また、前記画像表示手段は、生成した目標照度分布を、前記照明対象領域を表す画像に重ね合わせて表示することを特徴としてもよい。
【００１５】
生成した目標照度分布を重ね合わせて表示することで、利用者は、操作の結果、実際にどのような照明効果が得られるかを逐一確認しながら入力操作を行うことができる。目標照度分布は、図形によって利用者に提示してもよいし、画像の色調や明度を変化させることで利用者に提示してもよい。
【００１６】
また、前記画像表示手段は、目標照度分布を表す画像として、同一の目標照度である地
点を曲線で結んだ画像を生成し、前記照明対象領域を表す画像に重ね合わせて表示することを特徴としてもよい。
【００１７】
生成した目標照度分布は、曲線によって表すこともできる。例えば、同一の照度を持った地点を繋いだ等値線を表示することにより、利用者は、明るい場所と暗い場所を一目で把握することができる。また、照度は、線の種類や配色によって表すことができる。例えば、明るい地点であるほど暖色系の色の線で表示し、暗くなるほど寒色系の色の線で表示するようにしてもよい。また、明るい地点であるほど太い線で表示し、暗くなるほど細い線で表示するようにしてもよい。
【００１８】
また、前記照度分布決定手段は、複数の場所について照度が指定され、同一の地点に複数の異なる照度が割り当たる場合に、当該地点に割り当てる照度を、前記複数の場所からの距離に基づいて調整することを特徴としてもよい。
【００１９】
例えば、既に目標照度分布が生成されている状態で、近傍に別の目標照度分布が生成された場合、複数の異なる目標照度が同一の地点に割り当てられてしまう場合がある。このような場合は、割り当てる照度を矛盾が生じないよう調整することが好ましい。照度の調整は、利用者によって指定された場所からの距離に基づいて行うことが好ましい。例えば、指定場所に近いほど照度の調整量を小さくし、遠いほど調整量を大きくしてもよい。
【００２０】
また、本発明に係る照明システムは、前記照明対象領域を撮像するカメラ手段をさらに備え、前記画像表示手段は、前記カメラ手段が撮像した画像を、照明対象領域を表す画像として出力することを特徴としてもよい。
【００２１】
このように、カメラを用いて実際の画像を取得し、画像表示手段を通して表示するようにしてもよい。このようにすることで、例えば、部屋の中に配置されている家具や、舞台に配置されている小道具などの位置を把握することができ、正確な照明デザインを行うことができる。
【００２２】
また、前記カメラ手段は、前記照明手段が各々の照明装置に対する制御を終えた時点の、前記照明対象領域の画像を撮像し、前記画像表示手段は、前記カメラ手段が撮像した画像を表示することを特徴としてもよい。
【００２３】
このように構成することで、実際に照明を行って、その効果を確認するプレビューを行うことができるため、利用者の利便性が向上する。また、動作を連続して行えば、照明の効果をリアルタイムに利用者に提示することができる。
【００２４】
また、前記複数の照明装置は、それぞれ、前記照明対象領域に対する、照度および照射方向の少なくともいずれかを変更可能であることを特徴としてもよい。
【００２５】
各々の照明装置は、変更可能な複数のパラメータを有していることが好ましい。例えば、明るさを表す照度のほか、光の照射方向を変更するためのチルト角度などである。また、パラメータは、光の拡散度など、他の要素を含んでもよい。照明装置の自由度が増すほど、より目標照度分布に近い照明結果を得ることができる。
【００２６】
また、前記照明パラメータ生成手段は、前記照明装置が照明を行った際の実際の照度分布である実照度分布を前記照明パラメータごとに記憶し、前記目標照度分布と、前記記憶された実照度分布との誤差が最少となる照明パラメータを探索して決定することを特徴としてもよい。
【００２７】
照明パラメータは、あらかじめ記憶された実照度分布と目標照度分布を比較し、誤差が最少となるものを採用することが好ましい。このように構成することで、目標照度分布を実際に得るための最適な照明パラメータを決定することができる。
【００２８】
なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む照明システムとして特定することができる。また本発明は、上記手段が行う処理の少なくとも一部を含む照明制御方法として特定することもできるし、前記照明システムを制御するためのプログラムとして特定することもできる。上記処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、効率的な照明設計を行うことができる照明システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態に係る照明システムの概要図である。
【図２】照明システムを構成する制御装置のシステム構成図である。
【図３】照明システムを構成する制御装置の機能ブロック図である。
【図４】描画によって照度を指定する操作画面を説明する図である。
【図５】描画におけるブラシサイズおよびぼかしサイズを説明する図である。
【図６】目標照度分布を説明する図である。
【図７】複数の目標照度分布が重なる場合を説明する図である。
【図８】目標照度分布の調整結果を説明する図である。
【図９】照明パラメータを決定する処理のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（システム構成）
実施形態に係る照明システムについて説明する。図１は、本実施形態に係る照明装置の概要図である。符号１００は、本システムによって照明の制御が行われる部屋を表している。本実施形態では、対象として一つの部屋を例示するが、対象は閉じた空間である必要はなく、照明装置によってライティングを行うことができれば、舞台などであってもよいし、屋外の任意の空間であってもよい。
照明装置アレイ１０１は、部屋の天井に設置された、照明装置の集合である。本実施形態では、１２個の照明装置が電力線および信号線で連結されており、外部からの命令によって動作する。また、各照明装置は、明るさを調整可能であるほか、チルト機構を有しており、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に光軸を傾けることができる。
カメラ１０２は、部屋全体を俯瞰できるように、天井から真下を向いて設置されたデジタルカメラである。カメラ１０２の画角は、少なくとも、部屋の床面が全て視野に入るような値であることが好ましい。
【００３２】
制御装置２００は、本実施形態に係る照明システムを制御するためのコンピュータである。制御装置２００が有している入力手段（本実施形態では、符号２０１で示したタッチパネル）を通して利用者が入力を行うと、制御装置２００が、入力された内容に基づいて、照明装置を制御するための制御命令を生成し、生成した制御命令を照明装置アレイ１０１に送信することで調光を行う。なお、図１では、一台の制御装置２００が、一つの照明装置アレイを制御する形態を示しているが、制御の対象は複数の部屋の照明であってもよいし、複数台の制御装置が、それぞれ異なる部屋の照明を制御してもよい。また、制御装置と照明装置とは離れていてもよい。例えば、ネットワークを介して接続されていてもよい。
【００３３】
図２は、本実施形態に係る制御装置２００のハードウェア構成図である。制御装置２００は、ハードウェアとして演算処理装置（ＣＰＵ）２０４と主記憶装置２０５、補助記憶装置２０６を備えたコンピュータである。補助記憶装置に記憶されたプログラムが主記憶装置にロードされ、ＣＰＵによって実行されることによって、後述する処理が実行される。
【００３４】
また、制御装置２００は、描画インタフェース２０１、カメラインタフェース２０２、照明インタフェース２０３を有している。
描画インタフェース２０１は、入力手段と出力手段を有したヒューマンインタフェースデバイスである。入力手段は、マウスのようにポインタを移動させることで画面上の座標を指定するものであってもよいし、タッチパネルのように画面上の座標を直接指定するものであってもよい。また、出力手段は、利用者に画像を提示するディスプレイである。本実施形態においては、描画インタフェース２０１は、入力手段と出力手段が一体化したタッチパネルディスプレイであるが、描画インタフェース２０１は、利用者に対して情報を提示し、利用者からの入力を受け付けることができれば、どのような装置によって構成されてもよい。
【００３５】
また、カメラインタフェース２０２は、カメラ１０２から画像を取得するためのインタフェースである。天井に設置されたカメラ１０２を通して、室内の俯瞰画像を取得することができる。
また、照明インタフェース２０３は、照明装置アレイ１０１に対して制御命令を発行するためのインタフェースである。照明インタフェース２０３は、照明装置アレイ内の１２個の照明装置のそれぞれについて、明るさ（例えば０〜２５５の範囲で指定）、Ｘ軸方向の傾き（例えば−４５度〜４５度の範囲で指定）、Ｙ軸方向の傾き（同左）を含んだ制御命令を送信することができる。なお、本実施形態では、明るさ（照度）、Ｘ軸方向の傾き、Ｙ軸方向の傾きの三種類の値からなる情報を照明パラメータと称する。
【００３６】
（制御装置の機能構成）
図３は、制御装置２００の詳細な機能ブロックを表す図である。また、図４は、制御装置２００が利用者に提供するＧＵＩ（操作画面）を表す図である。以下、図３に示す制御装置２００の各機能部を、図４を参照しながら説明する。
【００３７】
<画像取得部３０１>
画像取得部３０１は、カメラインタフェース２０２を通してカメラ１０２から撮影画像（以下、室内画像）を取得する機能部である。画像取得部３０１は、図４の室内画像４０１に示したような、部屋の俯瞰画像を取得することができる。取得した室内画像は、照度入力インタフェース部３０２へ送信される。
【００３８】
<照度入力インタフェース部３０２>
照度入力インタフェース部３０２は、室内画像を利用者に提示し、利用者に、照度を指定する場所、および照度を入力させる機能部である。照度入力インタフェース部３０２は、描画インタフェース２０１を用いて、室内画像を表示する機能、および、利用者からの入力を受け付ける機能を有している。以下、図４〜図６に示したＧＵＩの例を参照しながら、具体的な照度指定の方法について説明する。
【００３９】
図４は、描画インタフェース２０１が有するディスプレイに表示される画像である。当該画像は２ペイン構成となっており、左ペインには室内画像４０１が、右ペインには描画ツール４０２が表示される。
【００４０】
室内画像４０１は、画像取得部３０１が取得した室内画像である。対象の部屋が複数あ
る場合は、部屋ごとに表示を切り替え可能であってもよい。ここでは、部屋に３つのテーブル（および３セット１２脚の椅子）、ソファ（左上）、およびステージ（右上）が配置されている例を用いて説明を行う。以下、室内画像４０１に表示されている領域を、照明対象領域という語を用いて説明する。
描画ツール４０２は、照明対象領域に対して照度指定を行うためのツールが格納された領域である。利用者は、描画ツール４０２を用いて描画条件を設定し、室内画像４０１上で描画を行うことで、照度の指定を行う。
【００４１】
以下、描画ツール４０２の構成要素について説明する。
ツールパレット４０２ａは、描画モードを選択するパレットである。本例では、ブラシ、スポイト、クリア、Ｕｎｄｏ、Ｒｅｄｏの五つの機能を選択することができる。ブラシは、指定したサイズおよび明るさで照明対象領域を塗るためのツールである。また、スポイトは、指定した場所の明るさを取得するためのツールである。クリアは入力を消去するツールであり、Ｕｎｄｏ、Ｒｅｄｏはそれぞれやり直しおよび繰り返しを行うためのツールである。利用者は、いずれかのアイコンを押下し、描画モードを選択する。
【００４２】
照度パレット４０２ｂは、照度を指定するパレットである。本例では、指定可能な明るさを５段階としている。ここでは最も明るいものを照度１とし、最も暗いものを照度５と表現している。なお、照度は絶対値ではなく、実現可能な最大の明るさに対する相対値である。利用者は、いずれかのアイコンを選択することで照度を指定する。
【００４３】
ブラシサイズ４０２ｃは、描画を行う際の、照度を指定する領域の大きさを指定するスライダであり、ぼかしサイズ４０２ｄは、ブラシサイズに、描画を行う際のぼかしを加えた領域の大きさを指定するスライダである。ぼかしサイズは、ブラシサイズより小さく設定することはできない。
ここで、図５を参照しながら、ブラシサイズおよびぼかしサイズについて説明する。ここでは、黒三角印で示した地点に対して、白三角印で示した照度を指定するものとする。ブラシサイズは、一回の指定で指定照度が設定される領域の大きさを表しており、ぼかしサイズは、指定照度から徐々に照度が０に向かって下がっていく領域（以下、ぼかし領域）を含んだ領域全体の大きさを表している。ブラシサイズを大きく設定した場合、一回の指定で、指定の照度が得られる領域がより大きくなり、ブラシサイズを変更せずにぼかしサイズを大きく設定した場合、ぼかし領域がより大きく（すなわち照度傾斜がより緩やかに）なる。
なお、本例ではブラシサイズおよびぼかしサイズを可変としたが、各サイズは固定であってもよい。
【００４４】
描画ツール４０２によって描画条件が設定されると、室内画像４０１に対する描画が可能になる。
【００４５】
以下、図６を参照しながら、具体的な照度指定の方法を例示する。
ここでは、利用者が、照明対象領域のうち、右上のステージに当たる部分を明るくしたいと考えたとする。利用者は、ツールパレットからブラシを選択し、照度パレットにある５つの照度のうち、最も明るいものを選択する。ブラシサイズは、領域６０１を一度に指定できる程度の大きさを設定する。
そして、適度なぼかしサイズを設定し、画面上の×印で示した場所をタップする。これにより、領域６０１に対して１という照度が指定される。指定された位置、照度、ブラシサイズ、およびぼかしサイズは、目標照度マップ生成部３０３へ送信され、実現すべき照度の分布、すなわち目標照度分布が生成される。本例では、照度の指定は一箇所のみであるため、図５に示したような、照度の山が一つである照度分布が目標照度分布として生成される。
【００４６】
<目標照度マップ生成部３０３>
目標照度マップ生成部３０３は、利用者が入力した、照度指定に関する情報を取得し、照度の分布を演算によって決定する手段である。演算によって求められた照度分布を、目標照度分布と称する。目標照度分布は、照明対象領域全体を対象として生成される。
【００４７】
領域６０１に対して行われた照度指定を例に説明する。ここでは、ぼかしサイズがブラシサイズより大きいため、領域６０１の外側が徐々に暗くなるように照度が設定される。図６に示した点線および実線は、同じ照度を持つ点を等値線で結んだものである。すなわち、照度が１である領域から離れるごとに徐々に暗くなり、最も外側の範囲は照度が５となる。
【００４８】
ぼかしサイズを小さく設定して領域を指定した場合の例を、符号６０２で示す。ここでは、左上のソファ中央を明るくしたい場合を考える。ぼかしサイズを小さく設定して領域を指定すると、ぼかし領域の照度傾斜が急峻となる。すなわち、短い距離で照度が１から５に変化するため、左上のソファに対しては、スポットライトを当てるような効果を得ることができる。
【００４９】
目標照度マップ生成部３０３は、このように、入力された情報（指定場所、指定照度、ブラシサイズ、ぼかしサイズ）から、照明対象領域における照度分布を決定する。決定した目標照度分布は、照度入力インタフェース部３０２にフィードバックし、リアルタイムで利用者に提示することが好ましい。例えば、前述したように、同じ照度を等値線で結んだ画像を生成し、画面にオーバーレイ表示するようにしてもよい。
【００５０】
ここで、照明対象領域中に複数の照度指定が行われた場合の、目標照度分布の調整方法について、図７を参照しながら説明する。なお、実際に照度指定を行う画面はＸ−Ｙ平面であるが、ここでは、説明を簡単にするため、指定位置に対する距離と、照度との関係を表した図を例として示す。
図７（ａ）は、照度が指定された地点が二箇所（７０１および７０２）あった場合であって、それぞれ生成された目標照度の分布が重なる場合の例である。ここでは、照度分布が重なった区間７０３について、同一の地点に複数の異なる照度が割り当たるため、少なくとも当該区間に存在する地点について、照度の調整を行うことが望ましい。
【００５１】
ここで、図７（ａ）および（ｂ）を参照しながら、照度を調整する方法について例示する。照度の調整方法の一つに、照度が指定された地点から、対象地点までの距離を用いる方法がある。例えば、ある地点Ｐがあり、当該地点について、地点７０１を指定したことで目標照度７０１ａが生成され、地点７０２を指定したことで目標照度７０２ａが生成された場合を考える。ここで、地点Ｐについて、地点７０１からの距離がｘであり、地点７０２からの距離がｙであった場合、目標照度７０１ａおよび目標照度７０２ａを、ｘ：ｙの割合で変化させ、同一の照度とする。すなわち、対象の地点が、照度が指定された地点から遠いほど、当該地点の照度を大きく変化させるような調整を行う。本例の場合、調整後の目標照度分布は符号７０４のようになる。
【００５２】
これとは別に、指定地点からの距離を考慮せずに照度を調整するという方法がある。図７（ｃ）は、指定地点からの距離を考慮せず、分布が重なった部分については、照度が高いほうを採用して目標照度分布を調整する場合の例である。調整後の目標照度分布は符号７０５のようになる。この他にも、分布が重なった部分については、照度の平均値を取るようにしてもよいし、照度が低いほうを採用してもよい。
【００５３】
目標照度分布の調整方法について、ここでは一例を述べたが、複数の照度指定が行われ
た場合の目標照度分布の調整方法には、任意の方法を採用することができる。図８は、領域６０１が「照度１」として指定されている状態で、新たに領域６０３を「照度２」と指定した場合の、目標照度分布の調整結果を表した例である。
【００５４】
以上の処理によって生成した目標照度は、実現可能な最大の明るさに対する相対的な値であるため、これを、絶対的な照度に変換する必要がある。ここでは、照度の変換処理について説明する。
【００５５】
ある地点の目標照度は、実際に照明可能な最大照度に、利用者の指定に基づく係数を掛けたもので表すことができる。具体的には、ピクセルｊにおける、実際に照明可能な最大照度をＥjbaseとおくと、ピクセルｊにおける目標照度Ｅjtargetは、数式１のように表すことができる。βは、利用者の指定に基づく係数である。例えば、照度１の場合は１．０、照度２の場合は０．８…のように定義することができる。
また、全てのピクセルについて演算を行うことで、照明対象領域の目標照度分布Ｅtargetを得ることができる（数式２）。
【数１】
2014093147.tif 000003
【数２】
2014093147.tif 000004
【００５６】
最初から目標照度に絶対値を用いると、実現不可能な照度を指定できてしまう可能性があるが、このようにすることで、照明の能力に応じた、適切な目標照度を生成することができる。なお、実際に照明可能なピクセルごとの最大照度Ｅjbaseは、対象となる部屋ご
とに、あらかじめ最大照度で照明を行った状態の室内画像をカメラ経由で取得し、目標照度マップ生成部３０３に記憶させておくことが好ましい。
【００５７】
<照明パラメータ生成部３０４>
次に、目標照度マップ生成部３０３が生成した目標照度分布Ｅtargetに基づいて、実際の照明装置を制御するための照明パラメータを生成する処理について説明する。本実施形態では、照明装置を１２個用いるため、本例では、目標照度分布を得るための照明パラメータを１２個決定する。
【００５８】
照明パラメータは、前述した通り、照度（ｂと表す）、Ｘ軸方向の傾き（ｘと表す）、Ｙ軸方向の傾き（ｙと表す）の三つの値からなる。すなわち、ｉ番目の照明装置における照明パラメータをｃiとおくと、ｃi は[ｂi，ｘi，ｙi]という三種類の数値の集合で表すことができる。
【００５９】
また、照明パラメータ生成部３０４は、各照明装置について、特定の照明パラメータを用いて照明を行った場合の実際の照度分布を記憶している。ｉ番目の照明装置について、特定の照明パラメータｃiを用いて単独で照明を行った場合の実際の照度分布は、Ｅi[ｃi]と表すことができる。この照度分布を、すべての照明装置について合計すると、照明対
象領域の予想照度分布を生成することができる。すなわち、照明対象領域の予想照度分布Ｅexpectは、数式３のように表すことができる。特定の照明装置について、特定のパラメータを用いて照明を行った際の実際の照度分布Ｅi[ｃi]は、あらかじめ事前測定（キャリブレーション）によって取得し、照明パラメータ生成部３０４に記憶させておくことが好ましい。
なお、Ｅtargetと同様に、Ｅexpectもピクセルごとに表された値の集合である。
【数３】
2014093147.tif 000005
【００６０】
図９は、照明パラメータ生成部３０４が行う、目標照度分布Ｅtargetから、１２個の照明パラメータを決定する処理を表すフローチャートである。以下、それぞれのステップについて説明を行う。なお、本実施形態では、全照明装置の照明パラメータの集合をｃとおく。
【００６１】
まず、ステップＳ１１で、ｃを構成する照明パラメータ全てに、暗室状態を表す値を代入する。すなわち、全ての照明装置の照度を０とした状態である。
次に、ｃを用いて照明を行った場合の予想照度分布Ｅexpectと、目標照度分布Ｅtargetとの誤差を表す評価値Ｏ[ｃ]を算出する。評価値Ｏ[ｃ]は数式４のように表される。すなわち、ピクセルごとに算出した誤差の二乗を合計したものが評価値となる。
算出された評価値は、一時的に記憶される（Ｓ１２）。
【数４】
2014093147.tif 000006
【００６２】
ステップＳ１３では、ｃが取り得る全ての照明パラメータのパターンのうち、ｃの近傍にあるパターンを複数個取り出す。取り出したパターンの集合は｛ｃ’｝とおくことができる。そして、取得したパターンの集合｛ｃ’｝の構成要素それぞれについて予想照度分布Ｅexpectを演算し、目標照度分布Ｅtargetとの誤差を表す評価値を算出する。算出した評価値の集合は｛Ｏ[ｃ’]｝と表すことができる（Ｓ１４）。
【００６３】
そして、｛Ｏ[ｃ’]｝を構成する評価値のうち最も小さいものが、一時的に記憶した評価値Ｏ[ｃ]よりも小さいかを確認し（Ｓ１５）、小さい場合は、該当するｃ’をｃに置き換え（Ｓ１６）、ステップＳ１３からの処理を繰り返す。すなわち、山登り法によって、全ての照明パラメータの組み合わせの中から、評価値が最小となるものを探索する。
ステップＳ１５にて、それ以上評価値が小さいものが見つからなくなった場合は、その時点のｃを目的の照明パラメータ集合として決定し、処理を終了させる（Ｓ１７）。
以上に示した処理により、照明パラメータ生成部３０４は、１２個の照明装置に与えるべき照明パラメータを決定することができる。
【００６４】
<照明制御コマンド生成部３０５>
照明制御コマンド生成部３０５は、照明パラメータ生成部３０４が決定した１２個の照明パラメータに基づいて、照明装置アレイ１０１に送信するコマンドを生成し、送信する機能部である。生成されたコマンドにより、１２個の照明装置それぞれの照度および向きが変更され、実際の照明対象領域に対する照明が行われる。
なお、照明制御コマンド生成部３０５がコマンドを送信した後に、画像取得部３０１が室内画像を取得することにより、利用者に対してプレビュー画像を提供することも可能である。また、連続して室内画像を取得し、画面表示すれば、リアルタイム画像を利用者に提供することができる。
【００６５】
（実施形態の効果）
本実施形態に係る照明システムは、利用者に対して照明対象領域の画像を提示し、利用者が、画像に対して直接描画を行うことで、照度を指定するという手法を採用した。このように構成することで、利用者は、光のブラシで空間を塗っているかのような感覚を得る
ことができ、より直感的な入力操作を行うことができる。また、目標照度分布を生成し、リアルタイムで利用者に提示することで、利用者は、入力内容を反映させた場合に、照度分布がどのように変化するのかを知ることができ、より正確な照明デザインを行うことができる。
【００６６】
また、目標照度分布は、照明可能な最大照度を基準とした値で表現され、なおかつ自動で調整が行われる。従来の描画による照明システムは、絶対値で指定を行っていたため、最も明るい領域のすぐ隣に最も暗い領域を指定するなど、実現不可能な状態を指定することも可能であったが、本実施形態に係る照明システムでは、これを防ぐことができる。
【００６７】
なお、実施形態の説明では、照明可能な最大照度に関する情報を目標照度マップ生成部３０３に記憶させ、特定のパラメータを用いて照明を行った際の照度に関する情報を照明パラメータ生成部３０４に記憶させた。これらの情報は、カメラを通して事前に測定したものであるが、実際の照度とカメラによって取得した画像の輝度は必ずしも正比例するわけではない。よって、より正確な照度を得るためには、カメラの特性を事前に測定し、適切な補正を行うことが好ましい。
【００６８】
（変形例）
なお、上記の実施形態はあくまでも一例であって、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施しうる。
例えば、実施形態の説明では、照明装置を消灯した場合に暗室となる環境を想定したが、外部からの入射光がある場合は、入射光を考慮してステップＳ１２での演算を行うようにしてもよい。具体的には、太陽を照明装置の一つとしてとらえ、日付や時刻を照明パラメータとして扱うようにしてもよい（季節や時刻によって太陽光の入射角が変わるため）。
また、ブラインドやカーテンなど、外部からの入射光を制限する手段がある場合は、それらを表現するパラメータ（例えばカーテンの開度）を設け、入射光に対する照明パラメータとして扱ってもよい。
【００６９】
また、生成した目標照度分布は、任意のタイミングで利用者に提示することができる。例えば、照度を指定する場所を、クリックやタップによって確定する前、すなわち、ポインタを移動させている最中に、目標照度分布をリアルタイムに生成して利用者に提示するようにしてもよい。このようにすることで、利用者がイメージした目標照度分布を容易に得られるようになる。
【００７０】
また、実施形態の説明では、照明可能な最大照度を、全照明装置を鉛直下向きで、最高輝度で点灯させた状態の明るさとしたが、それ以上の明るさを指定できるようにしてもよい。例えば、複数の照明装置の光軸を一点に向けることで、さらに高い照度を得ることができる。ただし、このようにすると、実質的に使用可能な照明装置の数が減ってしまうため、目標照度分布と実際の照度分布との誤差が大きくなるおそれがあることに留意が必要である。
【００７１】
また、実施形態の説明では、カメラと照明装置を共に天井に設置したが、カメラは必ずしも天井に設置されていなくてもよい。例えば、照明を行う対象が舞台である場合は、客席に対応する位置にカメラを設置してもよい。また、照明装置も同様に、必ずしも天井に設置されていなくてもよい。カメラおよび照明装置は、任意の位置に配置しても、例示した実施形態と同様の効果を得ることができる。ただし、家具や小道具などの配置によっては、カメラや照明装置に対して陰になる領域が生じるおそれがあるため、カメラおよび照明装置は、照明対象領域を俯瞰する位置にあることが最も好ましい。
【００７２】
また、実施形態の説明では、照明パラメータを、明るさおよび方向としたが、色を変更することができる照明装置を用いる場合は、色を照明パラメータの一部として扱ってもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１００  照明対象
１０１  照明装置アレイ
１０２  カメラ
２００  制御装置
２０１  描画インタフェース
２０２  カメラインタフェース
２０３  照明インタフェース
２０４  演算処理装置
２０５  主記憶装置
２０６  補助記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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