(57)【要約】【課題】  光ビームの形状を所望の形にすることができ、かつ、装置の発熱が抑制できる投光装置を提供する。【解決手段】  投影する光ビームの形状を画定するピクセル配列のデジタル情報をメモリに格納する。投光器の光ビームの経路の途中に複数の微細な反射エレメントの配列を配置し、影像処理技術を用いて各ピクセルの情報に従って各反射エレメントを制御して反射方向を制御することによって、光ビームの形を種々に変更する。【選択図】図５
2004171020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージライティング装置の光ビームを形作る方法であって、
第１の形状の光ビームを形成し、
モーフィングの目標として第２の形状を定め、
前記光ビームの形状を第１の形状から第２の形状へとモーフィングする
ことを含んでなる方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記光ビームの形状が、モーフィングの開始時点とモーフィングの終了時点との間で定義された複数の時間断片における前記第１の形状と前記第２の形状との間の複数の中間形状を経て、前記第１の形状から前記第２の形状へと変更される
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
前記第１の形状の光ビームを形成し及び前記光ビームの形状をモーフィングするにあたり、選択的に偏向可変である反射装置エレメントの配列に前記光ビームを通して前記列の一部のエレメントが前記光ビームの一部を選択的に反射する
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
投影される通過光の形状を変更する光投影装置であって、
入力影像を受け取り同入力影像に何らかの変更を加えて変更された影像を形成するタイプの影像処理ソフトウェアを動作させるプロセッサエレメントであって、同プロセッサエレメントは、前記影像処理ソフトウェアを用いて前記影像を変更し、変更された影像を示す出力信号を生成するプロセッサエレメントと、
前記プロセッサエレメントに接続されるとともに前記出力信号に応答するデジタル式光変更装置であって、同デジタル式光変更装置は、前記変更された影像の電気信号値に基づいて光を伝送する領域を生成することにより伝送される光の形状を決めるデジタル式光変更装置と
を備えてなる装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記デジタル式光変更装置が、複数の個別のエレメントを含み、同エレメントの各々が最終的な光景の一部を制御する
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置において、
前記光変更装置が、第１の位置と第２の位置との間で選択的に切り替え可能なミラーである
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
ソフトウェアに基づくシステムを用いてゴーボーの形状を定めることにより同ゴーボーの形状の影像を示すコンピュータファイルを設け、
同ファイルを使用して、コンピュータファイルの表す影像を形成するとともに、当該コンピュータファイルから形成されたゴーボーに従って形成される光ビームのステージ上への投影を制御する
ことを含んでなるゴーボーの作動方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
前記定められたゴーボーの形状がステンシルであり、前記影像が同ステンシル形状の内部にある光である
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法において、
前記定められた形状の相補形状が前記影像を投影するために用いられる
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法において、
前記ゴーボーの形状を定めるにあたり、表示中のゴーボーの形状を変更するために前記影像に影像処理操作を実行して影像処理が施された影像を形成し、前記形状はその影像処理操作が行われる度に変更される
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
前記影像処理操作が、エッジ効果処理と、影像形状処理と、デューティサイクル処理操作のうちのいずれか１つである
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法であって、
さらに、前記影像処理が施された様々な影像を表示すべき時間断片を規定し、前記規定された時間において前記影像処理ソフトウェアにより生じる変化を表示することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項７に記載の方法であって、
さらに、ソフトウェア内で前記影像を変更し、それが変更されるに従ってその変更された影像を表示することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の方法において、
前記影像処理操作が、前記定められた形状の回転を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の方法において、
前記影像処理操作が、前記定められた形状を第１の形状から第２の形状へモーフィングすることを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１０に記載の方法において、
前記影像処理操作が、前記影像の別の部分とは異なるグレイスケール値を有する前記影像のエッジを形成することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１０に記載の方法において、
前記影像処理操作が、前記定められた形状の色を修正することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１０に記載の方法において、
前記影像処理操作が、前記定められた形状をストロボ点滅させてその強度を変更することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
ソフトウェアに基づくシステムを用いてゴーボーの形状を定めることにより同ゴーボーの形状の影像を示すコンピュータファイルを設け、
同コンピュータファイルを使用して光の影像をステージ上に投影し、その場合、光をステージに伝送すべくリフレクタを第１の姿勢にするように指令を出し、ステージから離れる方向へ光を反射すべくリフレクタを第２の姿勢にするように指令を出す
ことを含んでなるゴーボーの操作方法。
【請求項２０】
ソフトウェアに基づくシステムを用いてゴーボーの形状を定めることにより同ゴーボーの形状の影像を示すコンピュータファイルを設け、
同ファイルを使用して光の影像をステージ上に投影し、
前記ゴーボーの形状を定めるにあたり、ステージ上の演技者の形状を監視し、ステージ上の演技者の形状に近似した影像を形成するとともに、
前記コンピュータファイルの使用にあたり、ステージ上に投影されるスポットの形を作るために前記影像を使用してステージ上の演技者の形状に近似したスポットが形成される
ようにしたゴーボーの操作方法。
【請求項２１】
ステージ照明装置におけるステージに伝送される光ビームの形状を変更する方法であって、
反射方向を変更すべく制御可能な複数のリフレクタを設け、
前記リフレクタのうちの一部のリフレクタがステージへの光の伝送を許容するとともに、前記リフレクタのうちの他のリフレクタが光をステージから外れるように反射するように前記リフレクタを制御し、これによりステージに向けて反射される光ビームの形状を作る
ことを含んでなる方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、
前記リフレクタの制御にあたり、ステージから外れる第１の方向に光を反射すべく前記リフレクタの一部のものを制御し、ステージに向かう第２の方向に光を反射すべく前記リフレクタのうちの他のものを制御する
ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法において、
前記リフレクタの制御にあたり、影像を示すデジタル式のファイルを形成し、前記リフレクタの状態を制御すべく前記デジタル式ファイルの値を前記リフレクタにマッピングする
ことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法であって、
さらに、影像処理用ソフトウェアを用いて前記影像に影像処理を施すことを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２５】
影像を表すデジタル表現のファイルを取得し、
前記デジタル表現のファイルを、同ファイルの内容に基いて通過光形状を形成すべくデジタル式投影ゲートを駆動する表示コントローラに結合し、
前記デジタル式投影ゲートを使用して通過する光の形状を変更し、
前記デジタル表現ファイルの内容を変更し、これにより前記デジタル式投影ゲートの光の通過特性を変更する
ことを含んでなる光ビーム変更方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法において、
前記ファイルの内容を変更するにあたり、影像処理ソフトウェアを用いて前記影像の内容に影像処理を施す
ことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、
前記ファイル内容の変更にあたり、第１の影像を示す表現から第２の影像を示す表現へモーフィングを行う
ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２６に記載の方法において、
前記ファイル内容の変更にあたり、影像を回転させる
ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
光ビームを生成するライティングエレメントと、
印加される制御信号に基づいて光ビームを変更するエレメントを含むとともに前記制御信号は１つの形状を示す光変更装置と、
前記制御信号を形成するとともに前記制御信号を前記光変更装置に接続するプロセッサとを備えてなり、
前記制御信号は、時間とともに変化し、前記光変更装置は、前記制御信号の変化に応答して前記影像の形状を変更し、前記プロセッサは、前記形状を第１の形状と第２の形状との間でモーフィングすべく作動し、それにより、前記第１の形状と前記第２の形状との間でモーフィングされる出力光ビームを生成する
ステージライティング装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の装置において、
前記プロセッサが、時間の間隔を規定するとともに前記第１の形状と前記第２の形状との間の複数の中間形状を形成し、前記時間の間隔と同期する時点において前記中間形状を生成する時間断片化エレメントを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項３１】
光ビーム修正エレメントの配列であって光ビームの経路に位置して制御信号に応じて制御可能であり且つ前記制御信号の変化に応答して変化する配列を含む、形状制御可能な光ビーム変更装置と、
前記形状制御可能な光ビーム変更装置に前記制御信号として印加され、その値が前記光ビームを形作るように適用される影像形状を示す、デジタル表現を記憶するメモリと、
ある影像の前記デジタル表現の何らかの特徴を変更すべく使用可能なタイプの影像処理ソフトウェアを含み、前記デジタル表現を修正するとともに前記制御信号を示す前記メモリに信号を連続的に供給するプロセッサと
を備えてなるステージライティング装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の装置において、
前記影像処理ソフトウェアが、前記影像を第２の影像へとモーフィングする動作を含む
ことを特徴とする装置。
【請求項３３】
請求項３１に記載の装置において、
前記影像処理ソフトウェアが前記影像を回転させる
ことを特徴とする装置。
【請求項３４】
請求項３１に記載の装置において、
前記影像処理ソフトウェアが、前記影像の位置をシフトする
ことを特徴とする装置。
【請求項３５】
請求項３１に記載の装置において、
前記影像処理ソフトウェアが、前記影像のエッジの特徴を修正する
ことを特徴とする装置。
【請求項３６】
請求項３１に記載の装置において、
前記光線変更装置が、電気的な制御信号に応答して同制御信号の内容に応じて光を異なる方向に反射する
ことを特徴とする装置。
【請求項３７】
光ビーム修正エレメントの配列であって光ビームの経路に位置して制御信号に応じて制御可能であり且つ前記制御信号の変化に応答して変化する配列を含む、形状制御可能な光ビーム変更装置と、
前記形状制御可能な光ビーム変更装置に前記制御信号として印加され、その値が前記光ビームを形作るように適用される影像形状を示す、デジタル表現を記憶するメモリと、
ある影像の前記デジタル表現の何らかの特徴を変更すべく使用可能なタイプの影像処理ソフトウェアを含み、前記デジタル表現を修正するとともに前記制御信号を示す前記メモリに信号を連続的に供給するプロセッサとを備えてなり、
前記光線変更装置が、前記制御信号に基づいて光の方向を変更するエレメントの配列を含むことを特徴とする
ステージライティング装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の装置において、
前記エレメントの配列が、デジタル式マイクロミラー装置である
ことを特徴とする装置。
【請求項３９】
強度が可変の影像をステージ上に表示する装置であって、
光ビーム修正エレメントのアレイを含み、前記アレイが光ビームの経路中に位置するとともに制御信号に応じて制御可能でかつ前記制御信号の変化に応答して変化する、形状制御可能な光ビーム変更装置と、
ある影像のデジタル表現を記憶するメモリであって、前記デジタル表現が前記制御信号として前記形状制御可能な光ビーム変更装置に印加され、前記表現が前記光ビームを形作るべく適用されるべき影像形状を示す、メモリと、
表示されるべき形状および同形状の所望の強度を規定するデータの入力を含み、所定の閾値よりも低い強度値に応答してデューティサイクル信号を生成するプロセッサとを備えてなり、
前記デューティサイクル信号は、視覚の持続よりも速いデューティサイクルで前記光変更装置の選択的なマスキング動作のために使用され、同マスキング動作は如何なる光をもディスプレーに投影されるのを防止して調光機能を果たす
ことを特徴とする装置。
【請求項４０】
複数の選択式方向反射装置であって、同装置の各々が印加される制御信号に応じて第１の方向または第２の方向に選択的に光を通す、選択式方向反射装置と、
前記複数の選択式方向反射装置と光学的に直列であるとともに、第１の方向に光を通している選択式方向反射装置からの光を受光して同装置からの前記光をステージに通す投影光学素子と、
前記制御信号を生成するとともに、ストロボ効果を提供するデューティサイクル動作を形成するプロセッサと
を備えてなるストロボゴーボー。
【請求項４１】
投影されるべきカラー影像を形成する方法であって、
影像の複数のカラー成分を示す情報を記憶し、その複数のカラー成分が協働して所定の時間における影像の一つのフレームを形成する、影像源メモリと、
電子的に制御可能なデジタルマイクロミラー装置と、
異なる時間に異なる特定のカラーの光を提供すべく制御可能である光フィルタ装置と、
前記影像源メモリ内の前記情報に従って前記デジタル式マイクロミラー装置及び前記光フィルタ装置をデジタル式に制御し、その制御は前記光フィルタ装置に生成させるカラー成分の制御と同期して前記デジタル式マイクロミラー装置を制御して一度には前記カラー成分の各一つを示す光景を生成させ、前記各フレームのための複数カラー成分は、全てが人間の目の視覚の持続よりも短い一度の時間に発生し、前記光景が平均化して知覚されるようにする制御である、制御装置とを備えてなり、
前記制御装置は、さらに前記デジタル式マイクロミラー装置を制御して、表示中の影像の外側エッジの形状を変化させてエッジが成形されたカラー影像を形成する
ことを特徴とするカラー影像投影装置。
【請求項４２】
電子装置内で光ビームを成形する方法であって、
光ビームを投影し、
前記光ビームの所望の形状を示す電子的影像を取得し、
前記光ビームの経路中に位置する電子的に制御可能な形状変更エレメントを制御するソフトウエアを使用し、
制御された前記形状変更エレメントに基づいて形成されている影像を投影する
ことを含んでなる方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法において、
前記ソフトウエアによる制御が、影像のエッジを処理して光ビームの形状のエッジ効果を変更することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項４２に記載の方法であって、
さらに、前記影像を回転させて前記光ビームの形状を回転させることを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４２に記載の方法であって、
さらに、前記影像のデューティサイクルを変更することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４２に記載の方法において、
前記影像を投影することが、影像を取得することと、前記影像の外周をステンシルとして使用することと、前記ステンシルの内側の部分を投影することと、前記ステンシルの外側の部分を投影しないこととを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４２に記載の方法であって、
さらに、複数の影像をメモリに格納することと、前記メモリから前記影像の一つを選択することと、前記選択した影像を前記光ビームの形作りに使用することとを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項４７に記載の方法において、
メモリ内の前記影像がビットマップ影像である
ことを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法において、
前記ビットマップ影像が圧縮された形態で格納されている
ことを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項４７に記載の方法において、
前記メモリ内の前記影像が前記影像のベクトル化したバージョンを表している
ことを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項４７に記載の方法であって、
さらに、影像を表示している間にリアルタイムで前記影像を電子的に処理することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項４２に記載の方法であって、
さらに、影像を表示している間にリアルタイムで前記影像を電子的に処理する影像処理ソフトウエアを使用することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項５２に記載の方法において、
前記電子的処理が影像をモーフィングすることを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項５４】
請求項５２に記載の方法において、
前記電子的処理が影像を回転させることを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項５５】
請求項５２に記載の方法において、
前記電子的処理が影像を異なるサイズにスケーリングすることを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項５６】
請求項５２に記載の方法において、
前記電子的処理が影像のエッジの様相を変更することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項５７】
請求項４２に記載の方法であって、
さらに、前記影像の変更をエッジ処理、影像処理、及びデューティサイクル処理の一つから選択し、その操作を前記影像に対して実行することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項５８】
請求項４２に記載の方法において、
前記電子的に制御可能な形状変更エレメントがデジタル式マイクロミラーである
ことを特徴とする方法。
【請求項５９】
光ビームの形成に使用する影像を取得すること、
投影されている光ビームの形成に前記影像を使用すること、
前記影像に対する変化を要求すること、
前記影像に対する変化を、少なくとも第一及び第二の断片を含む複数の断片に分割すること、
前記影像の変化の前記第一の断片と第二の断片との間の増分のための時間を決めること、及び
前記時間のそれぞれにおいて前記断片の一つを使用して、前記影像を第一の特性から第二の特性へ変化させること
を含んでなる形作られた光ビームを投影する方法。
【請求項６０】
請求項５９に記載の方法において、
前記影像を変化させることが、前記影像を回転させることを含み、その場合に前記影像の回転は各時点に生じる量の回転に断片化される
ことを特徴とする方法。
【請求項６１】
請求項５９に記載の方法において、
前記影像を変化させることが、前記影像をシフトすることであり、その場合に前記断片は一つの時間周期ごとのある数のピクセルのシフトである
ことを特徴とする方法。
【請求項６２】
請求項５９に記載の方法において、
前記影像を変化させることが、前記影像の移動速度を計算することと、前記影像の移動のための一断片当たりのピクセル数を決めることと、前記一断片当たりのピクセル数及び前記移動速度を用いて断片と断片の間の時間を決めることとを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項６３】
請求項６２に記載の方法であって、
さらに、各時点において、新しい影像を計算することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項６４】
選択的に光を修正するエレメントを有し、光ビームの経路内に配置された、光形状変更装置であって、
複数のエレメントを有し、その各エレメントが影像の一つの部分を画定し、各エレメントは所望の照明対象に光を伝送する第一の状態と所望の照明対象から外れて光を反射する第二の状態の間で個別に制御可能である、第一の選択的光反射装置と、
所望の形状を取得しその形状を前記第一の選択的光反射装置のための制御信号に変換することにより、前記選択的光反射装置が所定の形状の光を前記所望の照明対象に伝送するようにする制御装置と
を備えてなる光線形状変更装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光線形状変更装置及び光線形状変更方法に関する。より具体的には、この発明は、通過する光ビームの形状を変更することができ、かつ、これらの形状の付与された光ビームに種々の効果を与える制御システム及び制御方法を教示する。
【背景技術】
【０００２】
光ビームに形を与えることは、この分野において知られている。これは、典型的にはゴーボー(gobo)（遮光板）として知られるエレメント（要素、素子）を用いて達成される。ゴーボーのエレメントは、通常はシャッター又はエッチングされたマスクとして具体化される。ゴーボーは、投影される光におけるステンシルのように光ビームに形を与える。
【０００３】
ゴーボーは、単純なオン／オフ装置である。すなわち、ゴーボーは、光ビームの一部の通過を許容し、かつ、他の部分が通過しないように同他の部分をブロックする。これゆえに、機械的なゴーボーは、非常に単純な装置である。最近のレーザエッチングされたゴーボーは、グレースケール（無彩色スケール）効果を与えることによりさらに一歩進んでいる。
【０００４】
典型的には、複数の異なったゴーボーの形状作成は、異なったゴーボーの中から選択するために回転されるカセット又はカセットのようなものの中にゴーボーを配置することにより得られる。ゴーボーそれ自身も、例えば、米国特許第５，１１３，３３２号及び米国特許第４，８９１，７３８号に開示された技術を用いて、そのカセットの中で回転され得る。
【０００５】
これらの全ての技術は、限られた数のゴーボー形状のみが与えられ得るという欠点を有している。これらのゴーボー形状は、前もって定められていなければならない。そのシステムにおいては、どんな種類の無彩色スケール（グレースケール）でも提供するということはできない。そのシステムの解像度もまた機械加工の解像度によって制限される。このシステムは、異なるゴーボー形状の間で徐々に切り換えるということが全くできない。さらに、あるゴーボーと他のゴーボーとの間で移動することも、ゴーボーを移動させるエレメントの最大限可能な機械的な動作スピードで制限される。
【０００６】
種々の特許及び文献が液晶をゴーボーとして使用することを提案している。例えば、米国特許第５，２８２，１２１号はそのような液晶装置を開示している。我々自身の係属中の特許出願も、そのことを提案している。しかしながら、このタイプの実用的な液晶素子は、まだ開発されていない。強い強度(high intensity)を有する光ビームのいくらかを遮蔽(blocking)することによって引き起される極めて高い温度が莫大な量の熱を発生する。プロジェクションゲートは，時には１０，０００ルーメンを超える強度の、また時には２０００ワットものビームを遮蔽しなければならない。上述の特許出願は、熱の扱いに関する種々の技術について論じている。しかしながら、その光のエネルギーが液晶アレイを通過するので、そのエネルギーのいくらかは、液晶に不可避的に蓄積される。液晶は、本質的にそのような熱を蓄積することはできず、実際には液晶の相がそのような熱によって不安定になるかもしれない。それゆえ、要求される冷却量は、これを非現実的な課業(task)とする。どのようにしてこの課業をより現実的に達成するかについての研究が続いている。
【特許文献１】米国特許第５，１１３，３３２号明細書
【特許文献２】米国特許第４，８９１，７３８号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２８２，１２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の目的は、デジタルの光線輪郭変更装置、すなわち、先行する如何なる装置とも完全に異なるように作動するゴーボーを提供することによって、この問題を解決することにある。特に、この装置は、もし光線の形状変更装置が望ましくない光を遮蔽する代りに選択的に偏向するのであれば、そのようなシステムにおける熱の問題の多くが除去されるというこの発明者の考えを具体化したものである。
【０００８】
この発明の望ましい態様は、デジタル式に制御される半導体のマイクロミラー装置（デバイス）を使用する。しかしながら、選択的に制御可能な複数の反射エレメントであれば、如何なるものもこの目的に使用され得る。移動可能に配置される小さい大きさのミラーの配列（アレイ）を使用する特別の光学機器が、要求される影像(image)を作り出すために使用される。最終的な影像を規定する複数のマイクロミラーは、配列（アレイ）の形に適宜に配置される。その影像の解像度は、マイクロミラーの大きさ（ここでは、片面上で１７μｍであるが）によって制限される。
【０００９】
ミラーは、光が投影レンズシステムのフィールド上に照射される第１の姿勢（傾斜位置）と、光が投影レンズシステムから外れるように偏向される第２の姿勢（傾斜位置）との間で可動となっている。そのレンズから外れるように偏向される光は、照明された（イルミネイトされた）物体上に結果として得られる影像において暗点として現れる。この発明によれば、マイクロミラーが不要な光を吸収する代わりに反射するので、熱の問題が最小限に抑えられる。吸収される熱は、そのミラーの量子欠陥とミラー間の空隙によって発生する。
【００１０】
デジタル式マイクロミラーの集積回路は、現時点ではテキサス州ダラスのテキサスインツルメント社により製造されており、また「テキサスインスツルメントデジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）及びその投影ディスプレイへの適用についての概要」の中に記述されている。この適用についての簡単な報告書は、テレビジョンシステムにおいてデジタル式マイクロミラー装置を用いることを記述している。赤、緑、及び青と無彩色スケール（グレースケール）強度が、このシステムにおいてマイクロミラー装置を非常に高速のレートで調節することによって得られる。発明者は、これは彼の目的を完全に達成するように作動するであろうことを認めた。
【００１１】
したがって、この発明の目的は、小さい大きさで可動であり他方に対して相対的に変化され得る位置を有するデジタル的に制御可能なミラーを含むそのような装置を、このステージライティングシステムにおいて光線形状変更装置として使用するように適応させることにある。
【００１２】
この発明の他の目的は、そのようなシステムを以前には聞いたことのない適用例に使用することにある。これらの適用は、ゴーボーに関してハードな又はソフトな光端縁（ビームエッヂ）の能動的な模造（シミュレーション）を含む。また、この発明の他の適用は、ゴーボーにより、時間制御を使用してのクロスフエード、特殊効果及びモーフィングを可能とすることにある。
【００１３】
また、この発明の他の目的は、ステージライティングシステムにおいて可変速度及び強度を有するストロボ効果を形成することである。これは「花形のストロボ(flower strobe)」を模擬することを含んでいる。
【００１４】
この発明の他の目的は、色の分割や色の回転を含みうる多様なカラーゴーボーシステムを提供することにある。
【００１５】
この発明の他の目的は、ソフトウエアでゴーボーの回転を実行すること、及び時間断片化技術(time slicing technique)（タイムスライス技術）を使用してゴーボーの回転の絶対位置及び速度制御を許容することにある。
【００１６】
他の目的は、同心的に形作られた影像とサポートされていない影像を許容することである。
【００１７】
この発明の他の目的は、そのような作動を許容するマイクロミラー装置の制御システムを提供することにある。
【００１８】
また、他の特に望ましいシステムは、演技者とほぼ同じ形状を有する照明光線を形成し、より好ましくは、演技者と精密に一致する形状を有する照明ビームを形成する影の出ない追従スポット(shadowless follow spot)である。光線スポットの光線形状は、演技者の現在の輪郭を追跡する。そのスポットライトは、演技者に光を当てつつ演技者に追従する。この動作は、オペレータにより手動にて実行され得るか、又は例えばワイブロン(Wybron)の自動操縦のように、自動追跡システムを介して達成され得る。光ビームは、演技者の体の輪郭と重なることがないので、演技者の影を投じない。
【００１９】
これらの、及び他の目的は、添付の図面を参照して容易に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明は、ステージライティング装置の光ビームを形作る方法であって、第１の形状の光ビームを形成し、モーフィングの目標として第２の形状を定め、前記光ビームの形状を第１の形状から第２の形状へとモーフィングすることを含んでなる方法を提供する。
【００２１】
また、この発明は、投影される通過光の形状を変更する光投影装置であって、入力影像を受け取り同入力影像に何らかの変更を加えて変更された影像を形成するタイプの影像処理ソフトウェアを動作させるプロセッサエレメントであって、同プロセッサエレメントは、前記影像処理ソフトウェアを用いて前記影像を変更し、変更された影像を示す出力信号を生成するプロセッサエレメントと、前記プロセッサエレメントに接続されるとともに前記出力信号に応答するデジタル式光変更装置であって、同デジタル式光変更装置は、前記変更された影像の電気信号値に基づいて光を伝送する領域を生成することにより伝送される光の形状を決めるデジタル式光変更装置とを備えてなる装置を提供する。
【００２２】
また、この発明は、ソフトウェアに基づくシステムを用いてゴーボーの形状を定めることにより同ゴーボーの形状の影像を示すコンピュータファイルを設け、同ファイルを使用して、コンピュータファイルの表す影像を形成するとともに、当該コンピュータファイルから形成されたゴーボーに従って形成される光ビームのステージ上への投影を制御する
ことを含んでなるゴーボーの作動方法を提供する。
【００２３】
また、この発明は、ステージ照明装置におけるステージに伝送される光ビームの形状を変更する方法であって、反射方向を変更すべく制御可能な複数のリフレクタを設け、前記リフレクタのうちの一部のリフレクタがステージへの光の伝送を許容するとともに、前記リフレクタのうちの他のリフレクタが光をステージから外れるように反射するように前記リフレクタを制御し、これによりステージに向けて反射される光ビームの形状を作ることを含んでなる方法を提供する。
【００２４】
また、この発明は、影像を表すデジタル表現のファイルを取得し、前記デジタル表現のファイルを、同ファイルの内容に基いて通過光形状を形成すべくデジタル式投影ゲートを駆動する表示コントローラに結合し、前記デジタル式投影ゲートを使用して通過する光の形状を変更し、前記デジタル表現ファイルの内容を変更し、これにより前記デジタル式投影ゲートの光の通過特性を変更することを含んでなる光ビーム変更方法を提供する。
【００２５】
また、この発明は、光ビームを生成するライティングエレメントと、印加される制御信号に基づいて光ビームを変更するエレメントを含むとともに前記制御信号は１つの形状を示す光変更装置と、前記制御信号を形成するとともに前記制御信号を前記光変更装置に接続するプロセッサとを備えてなり、前記制御信号は、時間とともに変化し、前記光変更装置は、前記制御信号の変化に応答して前記影像の形状を変更し、前記プロセッサは、前記形状を第１の形状と第２の形状との間でモーフィングすべく作動し、それにより、前記第１の形状と前記第２の形状との間でモーフィングされる出力光ビームを生成するステージライティング装置を提供する。
【００２６】
また、この発明は、光ビーム修正エレメントの配列であって光ビームの経路に位置して制御信号に応じて制御可能であり且つ前記制御信号の変化に応答して変化する配列を含む、形状制御可能な光ビーム変更装置と、前記形状制御可能な光ビーム変更装置に前記制御信号として印加され、その値が前記光ビームを形作るように適用される影像形状を示す、デジタル表現を記憶するメモリと、ある影像の前記デジタル表現の何らかの特徴を変更すべく使用可能なタイプの影像処理ソフトウェアを含み、前記デジタル表現を修正するとともに前記制御信号を示す前記メモリに信号を連続的に供給するプロセッサとを備えてなるステージライティング装置を提供する。
【００２７】
また、この発明は、強度が可変の影像をステージ上に表示する装置であって、光ビーム修正エレメントのアレイを含み、前記アレイが光ビームの経路中に位置するとともに制御信号に応じて制御可能でかつ前記制御信号の変化に応答して変化する、形状制御可能な光ビーム変更装置と、ある影像のデジタル表現を記憶するメモリであって、前記デジタル表現が前記制御信号として前記形状制御可能な光ビーム変更装置に印加され、前記表現が前記光ビームを形作るべく適用されるべき影像形状を示す、メモリと、表示されるべき形状および同形状の所望の強度を規定するデータの入力を含み、所定の閾値よりも低い強度値に応答してデューティサイクル信号を生成するプロセッサとを備えてなり、前記デューティサイクル信号は、視覚の持続よりも速いデューティサイクルで前記光変更装置の選択的なマスキング動作のために使用され、同マスキング動作は如何なる光をもディスプレーに投影されるのを防止して調光機能を果たすことを特徴とする装置を提供する。
【００２８】
また、この発明は、複数の選択式方向反射装置であって、同装置の各々が印加される制御信号に応じて第１の方向または第２の方向に選択的に光を通す、選択式方向反射装置と、前記複数の選択式方向反射装置と光学的に直列であるとともに、第１の方向に光を通している選択式方向反射装置からの光を受光して同装置からの前記光をステージに通す投影光学素子と、前記制御信号を生成するとともに、ストロボ効果を提供するデューティサイクル動作を形成するプロセッサとを備えてなるストロボゴーボーを提供する。
【００２９】
また、この発明は、投影されるべきカラー影像を形成する方法であって、影像の複数のカラー成分を示す情報を記憶し、その複数のカラー成分が協働して所定の時間における影像の一つのフレームを形成する、影像源メモリと、電子的に制御可能なデジタルマイクロミラー装置と、異なる時間に異なる特定のカラーの光を提供すべく制御可能である光フィルタ装置と、前記影像源メモリ内の前記情報に従って前記デジタル式マイクロミラー装置及び前記光フィルタ装置をデジタル式に制御し、その制御は前記光フィルタ装置に生成させるカラー成分の制御と同期して前記デジタル式マイクロミラー装置を制御して一度には前記カラー成分の各一つを示す光景を生成させ、前記各フレームのための複数カラー成分は、全てが人間の目の視覚の持続よりも短い一度の時間に発生し、前記光景が平均化して知覚されるようにする制御である、制御装置とを備えてなり、前記制御装置は、さらに前記デジタル式マイクロミラー装置を制御して、表示中の影像の外側エッジの形状を変化させてエッジが成形されたカラー影像を形成することを特徴とするカラー影像投影装置を提供する。
【００３０】
また、この発明は、電子装置内で光ビームを成形する方法であって、光ビームを投影し、前記光ビームの所望の形状を示す電子的影像を取得し、前記光ビームの経路中に位置する電子的に制御可能な形状変更エレメントを制御するソフトウエアを使用し、制御された前記形状変更エレメントに基づいて形成されている影像を投影することを含んでなる方法を提供する。
【００３１】
また、この発明は、光ビームの形成に使用する影像を取得すること、投影されている光ビームの形成に前記影像を使用すること、前記影像に対する変化を要求すること、前記影像に対する変化を、少なくとも第一及び第二の断片を含む複数の断片に分割すること、前記影像の変化の前記第一の断片と第二の断片との間の増分のための時間を決めること、及び前記時間のそれぞれにおいて前記断片の一つを使用して、前記影像を第一の特性から第二の特性へ変化させることを含んでなる形作られた光ビームを投影する方法を提供する。
【００３２】
また、この発明は、選択的に光を修正するエレメントを有し、光ビームの経路内に配置された、光形状変更装置であって、複数のエレメントを有し、その各エレメントが影像の一つの部分を画定し、各エレメントは所望の照明対象に光を伝送する第一の状態と所望の照明対象から外れて光を反射する第二の状態の間で個別に制御可能である、第一の選択的光反射装置と、所望の形状を取得しその形状を前記第一の選択的光反射装置のための制御信号に変換することにより、前記選択的光反射装置が所定の形状の光を前記所望の照明対象に伝送するようにする制御装置とを備えてなる光線形状変更装置を提供する。
【発明の効果】
【００３３】
この発明によれば、投影する光ビームの形状を所望の形状に変えることができ、また時間につれて光ビームの形状を変化させることもできる。また、影像の形状を電子データによって用意するので、物理的には不可能な形のゴーボーを実現できるし、高速に変化する形状のゴーボーをも実現できる。また、必要に応じて、光ビームの形をステージ上の演技者の形にすることによって、影の出ないライティングをすることができる。
【００３４】
また、この発明によれば、光投影装置の発熱を、極力抑えることができる。また、ライティングの明るさや色を適宜調節することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
好ましい実施例について、まず、制御可能なミラー装置及び現在製造されている装置の作動方法についての簡単な記述から始める。
【００３６】
透過光の特性を調節する半導体をベースとしたデバイスについての研究は、１９７０年代から続いている。既知のデジタル式マイクロミラー装置として２種類が存在している。第１のタイプは、当初はフォーマルな膜のディスプレイと呼ばれていた。この第１のタイプは、金属で被覆されたポリマーの膜で覆われたシリコン膜を用いていた。その金属で被覆されたポリマーの膜がミラーとして機能した。
【００３７】
キャパシタや他の要素は、金属で被覆された素子の下部に配置された。そのキャパシタに電圧が加えられると、同キャパシタがポリマーの膜を引き寄せ、最終的な反射の方向を変化させた。
【００３８】
しかしながら、より現代的な素子は、異なる方法で姿勢（傾斜位置）を変更する静電気的に偏向されるミラーを使用する。この発明で用いるミラーは、テキサスインスツルメンタル社によって開発され提供されているが、ウエハ上に直接的にスパッタによって堆積されたアルミニウムのミラーを使用する。
【００３９】
個々のミラーが図１に示されている。各個々のミラーは、撓みやすいアルミニウムの梁（ビーム）上に中空のアルミニウムからなる柱１０２上に片持ち梁状に保持された反射機能を有するアルミニウムで形成された正方形のミラー板１００を含んでいる。これらのミラー１００の各々は、２つの停止位置を有している。一つは、図２に示されたようにミラーが第１位置に到達することを許容する着地電極であり、もう一つは、ミラーが非偏向位置にあるときにもたれかかる他の電極である。これらのミラーは、二つの「許容される」位置が光をレンズに向けて反射して物体を照らす第１の姿勢（傾斜位置）か、又は光が散乱された位置に偏向される第２の姿勢（傾斜位置）のどちらかであるという意味においてデジタル（２値的な）装置である。このタイプの光の散乱（すなわち、選択的な光の反射）は、他の手段、すなわち選択的に光を偏向させるポリマー、電子的に制御されるホログラム、光弁又は他の如何なる手段によってもなされ得る。
【００４０】
好ましいマイクロミラー装置に従って使用される暗視野投影光学系の作動が図３に示されている。この好ましい装置の二つの双安定位置は、好ましくは水平方向からプラス・マイナス１０％である。
【００４１】
入ってくる照明光の束３０３は、デジタル式マイクロミラー装置２２０上に２０°以下の円弧にて入射する。その照明光は、ミラー位置により２３０の方向又は２３２の方向の二つの方向のどちらか一つの方向にそのミラーで跳ね返る。第１の方向３０２においては、我々が「オン」と呼ぶ位置であるが、情報はその情報が要求される位置に集中させるレンズ３３０、３３２に向かう０°方向３２５に伝達される。ミラーの第２位置においては、我々が「オフ」と呼ぶ位置であるが、情報は望ましい位置から外れるように方向３３５に向けて偏向される。
【００４２】
人間の目は、約１／３０秒より早い動作を知覚することができない。重要なことに、ミラーが左に傾いた状態から右に傾いた状態に移動する時間は、１０μ秒のオーダーである。これは、ピクセルが人間の目の視覚の持続（残像時間）よりも多くの桁の大きさで（何倍ものオーダーで）早く変化することを許容する。
【００４３】
この発明に従って使用される光源３００は、好ましくは強度の強い（ハイインテンシティ）の光源であって、例えば６００〜１０００ワットのキセノン電球又はメタルハライド電球等である。電球は、好ましくは、電球３００からの出力を第１の光学的入射経路３０５に沿っうように方向付ける放物線状の又は楕円状タイプの反射体３０２により囲まれている。
【００４４】
この発明の望ましい実施例は、例えば、自分の米国特許第５，４２６，４７６号に記述されたような、カラークロスフェードシステム３１０を提供する。しかしながら、その代わりに如何なる他の色彩変更システムも使用され得る。このクロスフェードシステムは、光の色を調節する。光の強度もまた、電子的であるか機械的であるか又は電子機械的であるかにかかわらず、如何なる種類の協働する調光器を使用しても制御され得る。より好ましくは、ＤＭＤ３２０は、ここに説明するように光線強度を制御するために使用される。
【００４５】
経路３０５に沿って投影される光ビームは、ＤＭＤ３２０として具体化されたデジタル式光変更装置に点３２２において入射される。ＤＭＤは、異なる二つの状態間での作動を許容する。ＤＭＤのミラーが右方向に向けられるとき、光線は経路３２５に沿って投影／ズームレンズの組合せ３３０，３３２に向かって反射される。そのズームレンズの組合せ３３０，３３２は、ＤＭＤ３２０からの影像を、好ましくはステージである照射する物体上に投影するように使用される。したがって、その影像の大きさ及び鮮明さ(sharpness)の質は、レンズを配置し直すことにより調整されうる。ミラーが右方向に傾けられると、光線は投影レンズ３３０／３３２から外れ、光の経路３３５に沿って投射される。レンズから外れるように投射される光線を有するピクセルは、最終的な影像において暗点として現れる。暗点は、ステージ上には表示されない。
【００４６】
このＤＭＤシステムは、全てのピクセルからの情報を反射する。それゆえ、ＤＭＤそれ自身または他の光学機器には最小限のエネルギーが吸収される。装置は、やはり熱くなるかもしれないが、液晶ゴーボーと同程度にまでは熱くなることはない。冷却装置３４０は、依然として必要であるかもしれない。このＤＭＤは、ボーンホースト(Bornhorst LCD)に開示されるいかなる技術によっても、又はヒートシンクや熱対流、又は冷却ユニットからの装置を横切る冷気を流すことによっても冷却され得る。より好ましくは、熱い又は冷たいミラーが伝達される熱を最小限にするために光線からの赤外線を反射するように光線の経路において使用され得る。図３は、赤外線３４２をヒートシンク３４４に反射する熱いミラー３４０を示している。折れ曲がった光学経路の場合には、冷たいミラーが使用され得るであろう。
【００４７】
この基本システムは、光を通過する特別の絞り形状を選択することを許容する。その形状は、ピクセルにより規定され、これらのピクセルは、ＤＭＤ３２０にマッピングされる。ＤＭＤは、正しく形作られた絞りからの光を選択的にステージ上に反射する。光の残りの部分は、どこか別のところに反射される。
【００４８】
マイクロミラーは、その傾斜位置間をおよそ１０μ秒で切換えられ得る。フレームリフレッシュ速度のための通常の時間は、人間の視覚持続時間（残像時間）を考慮し、１／６０秒、即ち６０ヘルツである。その時間フレーム内で各ミラーピクセルの強度を調整することにより様々な効果が実行され得る。
【００４９】
テキサスインスツルメント社によって作られているモノリシック集積回路は、協働する行及び列のデコーダをその上に含んでいる。したがって、この発明のシステムは、その制御システムの一部としてそれらのものを含む必要はない。
【００５０】
ＤＭＤ３２０の詳細な作動が図４に示されている。光源の光線が、情報を経路３２５に沿ってステージに向って、又は経路３３５に沿ってステージから外れるように伝達する位置３２２に、入力される。
【００５１】
この発明に従って利用可能な種々の効果は、自動強度調光（自動的に薄暗くすること）、「影のない追従スポット」の使用、ハード又はソフトな光のエッジ、シャッターカット模擬、ゴーボークロスフェード、ゴーボーによる特殊効果、ストロボ効果、カラーゴーボー、絶対位置及び速度制御を含むゴーボーの回転、及び他のそのような効果とそれらの組合せを含んでいる。
【００５２】
これらの効果の全ては、プロセッサ装置上で実行されるソフトウエアにより制御され得る。重要なのは、投影された光線の特性（遮光板の形状、色等）がソフトウエアで制御され得るということである。このことは、如何なる影像フォーマットを有する如何なる影像に対してもなされ得る如何なるソフトウエア効果も、その光線に対してなされることを可能にする。使用されるソフトウエアは、好ましくは、アドビフォトショップやカイズパワーツールのような影像を操作するために使用される影像処理ソフトである。如何なる種類の影像操作もスクリーン上にマッピングされる。影像に対する各増分(incremental)変化は、それが発生するに伴ってスクリーン上に描かれる（マッピングされる）。
【００５３】
このゴーボーの他の重要な特徴は、ステンシルによって形成され得ない非連結な形状を投影する能力である。その例は、２つの同心円である。同心円の遮光板は円と円との間を物理的に連結するものが必要である。影像としてレンダリングすることのできる非連結な他の外形もまた表示され得る。
【００５４】
ソフトウエアにより実行される効果は、３つの異なるカテゴリ、すなわち、エッジ効果処理、影像形状処理、及びデユーティサイクル処理にグループ分けされる。
【００５５】
制御システムの全体が図５にブロックダイヤグラムの形で示されている。マイクロプロセッサ５００は、とりわけ図６のフローチャートを実行するプログラムを元にして作動する。光形状の変更は、ステンシルの外形に従って作動する。このステンシルの外形は、如何なる影像又は影像の部分でもあり得る。影像源(image source)５５０からの影像は、その影像を原始的なフォームからコンピュータ上の記憶装置に適合したデジタル影像に変換するフォーマット変換器５５２に入力される。好ましいデジタル影像のフォーマットは、ビットマップ形式、ＧＩＦ，ＪＰＥＧ，ＰＣＸ形式（ピクセルあたり１ビット）ファイルのような圧縮されたビットマップ形式、ＢＭＰファイル（８ビット／ピクセル Ｂ／Ｗ 又は２４ビット／ピクセル カラー）又は幾何学的記述（ベクトル化された影像）を含んでいる。動く影像もまた、例えば、ＭＰＥＧ等の如何なるアニメーション形式によっても送られうる。如何なる影像表現形式も影像を表すのに使用されることができ、これらの如何なる表現も反射装置のアレイの反射位置を変更し得る情報を作り出すために使用され得るということが理解されるべきである。この明細書では、「デジタル表現」という言葉を、全般的に、影像を表すのに使用されることができ、かつ、コンピュータで操作され得る如何なる形式をも意味するように、用いる。
【００５６】
影像５５４は、作業メモリ５５６に入力される。ＢＭＰ形式は、影像の各「ピクセル」画素を多くのビットにより表現する。典型的なグレースケールのビットマップイメージは、各ピクセルを８ビットで表す。この種のカラーイメージは赤、緑及び青の各々を８ビットで表す。このカラー表現は、２４ビットが各ピクセルに対し必要であることから２４ビット表現と呼ばれている。ここでの記述は、グレースケールイメージを参照して与えられるが、このシステムは、情報のより詳細なマップを形成することによるカラー影像とともにも使用され得ることが理解されるべきである。ビットマップは、処理が最も簡単であるが記憶領域を極端に無駄にする。
【００５７】
各メモリ領域は、各ピクセルを表しているが、したがって８ビットを有している。メモリ５５６は、５７６×７６８領域であり、好ましい使用方法においてミラー素子の数に対応している。
【００５８】
この影像は、影像番号Ｘとして定義され、かつ、後にそこから読み出すために不揮発性メモリ５２０（例えば、フラッシュＲＡＭ又はハードディスク）内に記憶され得る。この発明の重要な特徴は、影像が電子的に記憶され、それ故にこれらの影像が影像処理ソフトウエアを使用してリアルタイムに電子的に処理され得ることである。この発明の好ましい態様は、ビットマップ形式で影像情報を操作するので、この影像処理は非常に早く連続して実行され得る。
【００５９】
投影されるべき影像は、プロセッサ５００によってチャンネル５６０を経由してＶＲＡＭ５７０に送られる。ラインドライバ５６２とラインレシーバ５６４は、両方の側においてその信号を記憶する。チャンネルは、ランプ装置内のローカルバスでよく、又はシリアルバスのような伝達線であってもよい。影像情報は、上述したどのような形式であっても送られ得る。
【００６０】
標準的かつ共通的に利用可能な影像処理ソフトウエアは、ここにおいて記述した多くの機能を実行するのに利用しうる。これらは、例えば、モーフィング、回転、スケーリング、エッジぼかし、又はここにおいて記述される他の操作等を含んでいる。商業的な影像処理には、例えば、「カイズパワツール(Kai′s Power Tools)」、「コーレルドロー(CorelDraw)」、又は「モーフスタジオ(Morph Studio)」が使用され得る。これらの機能は、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
【００６１】
ステップ６００は、エッジ処理、影像処理、及びデューティサイクル処理から要求されている操作を判別するシステムを示す。影像処理操作が最初に定義される。簡単に述べると、影像処理操作は、影像の回転、影像１から影像２へのモーフィング、影像形状のダイナミックコントロール及び特殊効果を含んでいる。これらの処理要素の各々は、効果的にその影像を時間断片化（タイムスライス）するために処理速度を選択することができる。この発明のモーフィングは、好ましくは、モーフのキーフレームを望ましい時間断片（タイムスライス）と同期させる。
【００６２】
ステップ６０２は、操作を規定する。上述したように、この操作は、回転、位置移動等を含んでいる。ステップ６０４は、操作の時間又は速度を規定する。この時間は、動きの全部又は一部の終了時間、又は動きの速度であり得る。ステップ６０２で実行される全ての効果は、画像の一部がある位置から別の位置に移動することを要求することを忘れてはならない。
【００６３】
ステップ６０６は、スライシングの間隔を速度に依存して決定する。使用者がぎこちない動作を見ることがないように、適切な量をスライスすることが望ましい。実際、理想的には影像の動きを一度に１ピクセルずつにスライスすることができるが、これは殆どのアプリケーション（適用）に対し恐らく必要ないであろう。全てのアプリケーションに対しては、恐らく１００ピクセルスライスで十分である。ピクセルスライスは、ステップ６０６にて選択される。
【００６４】
ステップ６０８は、ステップ６０４で入力された時間又は速度を用いて１００ピクセルスライスを回転するための位置移動の総量に基づく操作に必要な時間を決定するために計算を行う。これは、次のようになされる。位置移動、回転、及びスプライトアニメーション(sprite animation)は、全て単純な動きである。ゴーボーの形状を画定する影像のポイントは、時間中ずっと移動する。したがって、どのくらいの移動量があり、その移動がどのくらいの時間を必要とするかを決定することが重要である。ポイントの変化率又は速度がその後計算される。もちろん、ステップ６０４で速度がすでに入力されていたならば、速度の計算は必要ない。
【００６５】
移動速度及び一秒あたりのピクセルを得て、一秒あたりのピクセルにおける速度により割られたスライスあたり１００個のピクセルを用いて、スライス間の時間が計算される。移動方向がこの操作により画定される。
【００６６】
したがって、ステップ６１０で各時間間隔（タイムインターバル）に対して影像が再計算される。この新しい影像は、新しい位置でのゴーボーの新しいステンシルとなる。すなわち、影像の輪郭は、好ましくは、ゴーボーとして使用され、その影像内の光は通過し、その影像の外側の光は遮蔽される。ここに記述されるカラーの実施例においては、より洗練された操作が影像に対して実行され得る。例えば、これはステンシルの影像には限定されず、同心円やフォントの選択を伴う文字テキストを含みうる。
【００６７】
任意の特定の時間に、ＶＲＡＭ５７０内の影像がゴーボーのステンシルとして使用される。これは、以下のように実行される。影像中の各要素は、８ビットのグレースケールである。一秒の各１／６０は、２５６の異なる期間に分割（タイムスライス）される。極めて便利なことに、８ビットのピクセル影像は、２8 ＝２５６に対応する。
【００６８】
ピクセル値「１」は、そのピクセルの位置の光がステージ上に示されるであろうことを示す。ピクセル値「０」は、そのピクセルの位置の光がステージ上に示されないであろうことを示す。いかなるグレースケール値も強度ピクセルの一部分のみが（毎秒時分割の１／６０の時間のほんの一部分の間だけ）示されるであろうことを意味する。それ故、メモリ内の各エレメントは、ＤＭＤの一つのピクセル、例えば一つ又は多くのマイクロミラーに適用され、その一つのピクセルをステージ上に表示する。
【００６９】
エッジ処理がステップ６００で選択されると、制御は図７のフローチャートに進む。除変エッジグレイング(edge graying)又はより急峻なエッジグレイングのどちらかとしてエッジグレイングが選択されうる。これは、全光領域、部分光領域、無光領域を含む。グレースケール化された輪郭の強度は、影像の全影像伝送から無影像伝送の間で連続的に等級分けされる。強度変化は、オンとオフ時間を有するデューティサイクルを調節することによって達成される。
【００７０】
ステップ７００は、影像を取得しその外形を規定する。これは、この発明によれば、光伝達部分（１）と光遮蔽部分（０）との間の境界点を決定することにより実行される。その外形はステップ７０２で全ての方向に拡張され、より大きいが同心的な影像、すなわち引き延ばされた影像を形成する。
【００７１】
元々の影像と引き延ばされた影像との間の領域は、所望のグレースケール情報で満たされる。ステップ７０４は、このことを元々の影像の外形と引き延ばされた影像との間にある全ての点について実行する。
【００７２】
この新たな影像は、ステップ７０６でメモリ５７０に送られる。上述したように、メモリ内の影像は、常に影像の外形が作られた情報を投影するために使用される。これは、標準的な表示技術を用いていて、これにより、表示システムは、メモリ内に記憶されたデータを使用して絶えず最新のものにされる。
【００７３】
図６のフローチャート中のデューティサイクル処理は、ストロボ効果を形成するために及び／又は強度の調節のために使用される。どちらの場合も、影像は定期的な間隔でメモリ内に記憶され、メモリから周期的間隔（インターバル）をもって取り出される。この操作は、如何なる光もこれらの間隔（インターバル）でステージの方向に向けて投影されることがないようにし、それ故にマスキングと呼ばれる。影像がマスクされるとき、メモリ内の全ての値はゼロとなり、それ故にこれは光源に向い全て黒を投影する。これは（人間の）視覚の持続（残像時間）よりも短い時間内でなされるので、その情報は人間の目により知覚され得ない。視覚の持続（残像時間）は、その光景に突きあたる光のトータルを平均化する。したがって、目にはデューティサイクル処理が、異なった強度として映る。
【００７４】
ストロボ効果は、強度をおよそ１Ｈｚから２４Ｈｚのレンジ内でオン又はオフする（点滅させる）。これは、ストロボ効果を生む。
【００７５】
これら及び他の影像処理操作は、（１）予め記憶された又はダウンロードされた命令を基礎として各投影ランプにおいて、（２）主処理コンソールにおいて、（３）その両方において、実行される。
【００７６】
他のこの発明の重要な側面は、ステージ照明の分野に存在してきた問題についての発明者の認識に基づいている。特に、演技者がステージ上にいるとき、スポットライトは演技者の領域を照明する。しかしながら、この発明の発明者は、これを行うことにおける問題を認識した。具体的には、我々は演技者を見たいので演技者のいる領域を照明しなければならない。しかしながら、演技者の領域外を照らすと演技者の背後のステージ上に影を落す。多くの場合、この影は望ましくない。
【００７７】
この実施例の目的は、演技者の領域以外の位置を照らすことなく、演技者がいる場所に限られるステージの領域を照明することにある。この発明によれば、これは、「影のない追従スポット」を形成する有利な処理構造により達成される。これは、図１０の基本的なブロックダイヤグラムを用いてなされる。
【００７８】
好ましいハードウエアが図１０に示されている。プロセッサ１０２０は、演技者に追従する異なった方法を画定する以下のフローチャートを参酌しつつ説明される操作を実行する。これらの実施例の全てにおいて、ステージ上の演技者の形状が定められる。これは（１）何らかの方法、例えば手動、により演技者の外形が画定されその外形をフォローすること、（２）人間の体形を探す影像と相関を取ること、（３）演技者の位置を赤外線で検知し、その位置を演技者の形状に拡張すること、（４）影像減算を行うこと、（５）演技者の特殊な指標、例えば超音波信号（ビーコン）を検知すること、又は、例えばオペレータがマウスを使用してスクリーン上の演技者の位置をフォローするといった手動による影像フォローをすること、を含む他の如何なる技術によってもなされ得る。
【００７９】
図８Ａは、上記（１）のフローチャートを示している。ステップ８００１では、演技者の位置が影像領域内に探し出される。その影像を撮るカメラは、視差を避けるために好ましくはその光景を照らすランプのある所に位置される。その影像は、手動で各ランプ位置で調査され、又はこの目的のためにある中央処理装置にダウンロードされ得る。
【００８０】
一旦特定されると、演技者の境界線は、ステップ８００５で発見される。これらの境界線は、例えば特定された点の近傍での急峻な色の変化により特定される。ステップ８０１０では、演技者よりもほんの僅かだけ小さいステンシルの輪郭を規定するためにこれらの色の変化が使用される。ステンシルの輪郭は、ステップ８０１５の光に対するゴーボーとして使用される。
【００８１】
演技者は、動き続け、ステップ８０２０でプロセッサが境界の形状の変化をフォローする。その変化する境界の形状は、新たな輪郭を生み、それは新たなゴーボーのステンシルが規定される時点であるステップ８０１０で取り込まれる。
【００８２】
これと代る上述の（２）は、相関取り技術である。この操作のフローチャートは、図８Ｂに示されている。ステップ８１０１では、カメラは演技者の影像を取得し、演技者はその影像内において特定される。その影像は、後の更なる相関取りの核(kernel)として発行される。全体の光景がステップ８１０５において取得される。全体の光景は、８１１０で核に対して相関取りされる。これは、既知の影像処理技術を用いる。
【００８３】
上記したものは、（３）によって改良され得る。そこにおいて赤外線検知が演技者のおよその領域を与える。
【００８４】
先の実施例で説明したように、ＤＭＤは、その位置を、例えば毎秒１０6回というように極めて頻繁に最新のものに変更することができる。これは、現実の影像が動き得るよりも相当に早い。毎秒３０回は、演技者の動きを影像するのに間違いなく十分である。したがって、この発明は、一秒あたりのフレームの更新数を設定することを可能とする。毎秒３０回のフレームの更新は、殆どの適用に十分である。これは、プロセッサの負荷を最小限にし、かつより安価な影像処理装置の使用を可能とする。
【００８５】
図８Ｃは、影像減算技術を示している。第１にゼロ影像（ゼロイング影像）を得なければならない。したがって、ステップ８００の第１ステップは、演技者がいないステージの影像を取得する。このゼロ影像は、演技者がそこにいないときにステージがどのように見えるかを表す。
【００８６】
繰返し処理の相互間で、プロセッサは、他のハウスキーピングタスク（準備処理）を行うことができ、または単純に待機状態を保つことができる。
【００８７】
ステップ８０２は、フレーム更新の開始を示している。影像は、ステップ８０４でビデオカメラ５５０から取得される。その影像は、好ましくは、ピクセル単位に配列されていて、各ピクセルがそのピクセルについての強度と赤、緑及び青の値を含んでいる。
【００８８】
ステップ８０６でゼロ影像から現在の影像を減算する。残っている演技者の影像は、演技者の影像とステージ上の新たな要素だけである。コンピュータは、この時点で影の出ない追従スポットを得るために使用したい影像の部分がどれかを決定する。これは、ステップ８０８で参照値に対して残っている影像の相関関係を求めることによりなされ、影のない追従スポット内にカバーされるべき影像の正確な部分を決定する。演技者の影像は影像中において他の物から分離される。好ましくは、例えば、演技者が何を着るか、演技者がなす独特の特徴のある影像が判っているとよい。その独特の特徴は、ステップ８０８の出力で演技者のみを判別するために演技者の影像に対して相関取りされる。この影像は、ステップ８１０でデジタル化される。すなわち、演技者でない影像の全ての部分は、ゼロにセットされ、その結果、それらの位置における光は反射される。このようにして、ゴーボーのような影像がステップ８１０で得られる。そのゴーボーのような影像は、演技者の切出し影像の変化である。随意的なステップ８１２は、さらにこの影像を処理し、人工物を除去し、好ましくは、影像が演技者の外形エッヂにあまりに近くなりすぎないようにその影像を僅かに縮ませる。この影像は、それからステップ８１４でＶＲＡＭに転送され、ランプに対するゴーボーのようなマスクを形成すべくその時点でＤＭＤ１０１２内に再入力される。これは、光が演技者１００４の外形と合致するように概略的に形作られることを許容する。
【００８９】
この発明の他の実施例は、上述の技術及びこの発明の基本システムを使用し、ランプのゴーボーに色を付与する。これは、カラーテレビの初期に前提とされた技術であり、現在は再度新たなる使い道が見つかった技術を使用して達成される。このシステムはカラーゴーボーを可能とし、より一般的に言えば、如何なるビデオ影像の表示をも可能とする。
【００９０】
図９Ａは、回転する多色ディスク９０２（図３の３１０）と直列のランプ３００を示している。図９Ｂは、そのディスクの３つのセクタを示している。赤のセクタ９５０、青のセクタ９５２、及び緑のセクタ９５４である。光学経路９０４に沿う光は、３つの象限の一つを通過することによりカラー化された後、ＤＭＤ３２０を通過する。ＤＭＤ３２０は、回転源９１０により駆動され、カラーディスク９０２の回転動作と同期が取られる。映像は、赤のフレーム、それから緑のフレーム、その後青のフレームを、例えば次から次へと作るように駆動される。赤でフィルタされた映像は、赤のセクター９５０が光の経路中にあるときに同時に転送される。したがって、異なる色が人間の目の視覚の持続よりも早く切り換えられる限り、目はそれらをまとめて平均化し、フルカラーの光景を見る。
【００９１】
僅かに２〜３の実施例のみが詳細に上記に記述されたが、この分野において通常の知識を有する者であれば、ここでの教示から離れることなく、多くの変形が好ましい実施例において可能であることを間違いなく理解するであろう。
【００９２】
そのような全ての変更は、前掲の請求の範囲内に含まれる。
【００９３】
例えば、如何なる方向偏向装置も、ＤＭＤに代えて使用可能である。汎用のマイクロミラー装置は、透明であり、光ビームが通過するように光ビームに対して９０°で「しまい込んで(stowed)」、かつ、反射位置に移動してオフとなって、光ビームの選択したピクセルを散乱させる薄いミラーを有している。カラー変更装置は、二色性のデバイスであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】ミラー素子が第１の姿勢（傾斜位置）にある場合の望ましい態様の単一ピクセルミラー素子の部分断面斜視図である。
【図２】ミラー素子が第２の姿勢（傾斜位置）にある場合のミラー素子の部分断面斜視図である。
【図３】この発明のミラー組立体とその協働する光学機器の光経路の概容を示す線図である。
【図４】この発明のＤＭＤにより実行される反射についての詳細を示す線図である。
【図５】この発明の制御電子機器のブロック線図である。
【図６】この発明の典型的な作動フローチャートである。
【図７】エッヂ効果操作の作動フローチャートである。
【図８Ａ】ステージ上の演技者をフォローする第１の技術についてのフローチャートである。
【図８Ｂ】相関を取る仕組みのフローチャートである。
【図８Ｃ】相関を取る他の仕組みのフローチャートである。
【図９Ａ】この発明のカラー投影システムのブロック線図である。
【図９Ｂ】この発明のカラーホイールを示す概略図である。
【図１０】影の出ない追従スポットの実施例のブロック線図である。
【符号の説明】
【００９５】
１００  …  ミラー板
１０２  …  アルミニウム柱
３００  …  光源
３０５  …  入射光経路
３２０  …  ＤＭＤ
３２５  …  光経路
３３５  …  光経路
３３０  …  投影レンズ
３３２  …  投影レンズ
５００  …  マイクロプロセッサ
５２０  …  不揮発性メモリ
５５０  …  影像源
５５２  …  フォーマット変換器
５５４  …  影像
５５６  …  作業メモリ
５７０  …  ＶＲＡＭ
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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