(57)【要約】【課題】被写体を照明する照明光の照度や配光を可変にしつつ、装置を小型にする。【解決手段】照明装置は、光量分布が設定された照明光を第１の方向にして被写体に投光する投光部と、第１の方向とは異なる第２の方向から光が投光された場合に被写体の表面に生じる明暗分布となるような照明光の光量分布を示す分布情報と第２の方向とが関連付けて記憶されている記憶部と、入力される第２の方向に関連付けて記憶部に記憶されている分布情報に基づいて投光部が投光する照明光の光量分布を設定する設定部とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2013181992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量分布が設定された照明光を第１の方向にして投光する投光部と、
前記第１の方向から前記照明光を被写体に投光する際、前記被写体表面の明暗分布が前記第１の方向とは異なる第２の方向から投光されたような明暗分布となる前記照明光の光量分布を示す分布情報と前記第２の方向とが関連付けて記憶されている記憶部と、
入力される第２の方向に関連付けて前記記憶部に記憶されている前記分布情報に基づいて前記投光部が投光する前記照明光の光量分布を設定する設定部と
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記照明光が投光されている前記被写体を撮像するとともに、撮像した前記被写体の画像情報を生成する撮像部を備え
前記設定部は、
さらに、前記撮像部が生成した前記画像情報が示す前記被写体の表面に生じる明暗分布に基づいて、前記投光部が投光する前記照明光の光量分布を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記撮像部は、
前記投光部が投光する前記照明光の投光方向とは異なる方向から、前記被写体を撮像する
ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記撮像部が生成する前記画像情報が示す前記被写体の表面に生じる明暗分布に基づいて、前記被写体の表面の形状を推定する推定部
を備え、
前記設定部は、
前記推定部が推定する前記被写体の表面の形状に基づいて、前記投光部が投光する前記照明光の光量分布を設定する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記推定部は、
前記設定部が設定する前記照明光の光量分布と当該光量分布の前記照明光が投光された前記被写体を撮像する前記撮像部が生成する前記画像情報が示す前記被写体の表面に生じる明暗分布との差分に基づいて、前記被写体の表面の形状を推定する
ことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、被写体に互いに異なる照度や方向により照明光を照射する複数の光源を備えることによって、被写体に投光する照明光の照度や配光を可変にして撮像することができる撮像装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４１０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような撮像装置は、被写体に投光する照明光の照度や配光を可変にするために、複数の光源を備えることがあり、この場合には装置が大型になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、被写体を照明する照明光の照度や配光を可変にしつつ、装置を小型にすることができる照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態は、光量分布が設定された照明光を第１の方向にして投光する投光部と、被写体に前記第１の方向から前記照明光が投光された場合に、前記第１の方向とは異なる第２の方向から光が投光されることにより前記被写体の表面に生じる明暗分布になるような前記照明光の光量分布を示す分布情報と前記第２の方向とが関連付けて記憶されている記憶部と、入力される第２の方向に関連付けて前記記憶部に記憶されている前記分布情報に基づいて前記投光部が投光する前記照明光の光量分布を設定する設定部とを備えることを特徴とする照明装置である。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、被写体を照明する照明光の照度や配光を可変にしつつ、装置を小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】本実施形態の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の投光部が投光する照明光の投光方向及び第１の仮想光源の投光方向の一例を示す模式図である。
【図４】本実施形態の投光部が投光する照明光の投光方向及び第２の仮想光源の投光方向の一例を示す模式図である。
【図５】本実施形態の第１の仮想照明光が投光された被写体が撮像された第１の画像の一例を示す模式図である。
【図６】本実施形態の第２の仮想照明光が投光された被写体が撮像された第２の画像の一例を示す模式図である。
【図７】本実施形態の記憶部に第１の仮想光源方向に関連付けられて記憶されている第１の分布情報の一例を示す模式図である。
【図８】本実施形態の記憶部に第２の仮想光源方向に関連付けられて記憶されている第２の分布情報の一例を示す模式図である。
【図９】本実施形態の照明装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る照明装置１００ａの構成の一例を示す構成図である。
【図１１】本実施形態の投光ユニットの構成の一例を示す構成図である。
【図１２】本実施形態の撮像部を備える照明装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１３】本実施形態の、投光部が投光する照明光の投光方向とは異なる方向から、被写体を撮像する撮像部を備える照明装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る照明装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る照明装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１６】本実施形態の推定部を備える照明装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態における照明装置１００の構成の一例を示す構成図である。この照明装置１００は、撮像システム１に含まれている照明装置である。撮像システム１は、撮像者ＰＧがカメラＣＡＭによって被写体ＯＢＪを撮像する場合に用いられる。以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。撮像者ＰＧがカメラＣＡＭによって被写体ＯＢＪを撮像する方向をＺ軸の負の方向とし、当該Ｚ軸方向に垂直な平面上の直交方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする。ここでは、Ｘ軸方向は、撮像システム１の水平方向とし、Ｙ軸方向は撮像システム１の鉛直方向とする。この撮像システム１は、照明装置１００と、壁ＷＬとを備えている。
【００１０】
壁ＷＬは、被写体ＯＢＪとしての人物の顔を出すことができる顔出し穴Ｈを備えている。ここで、被写体ＯＢＪは、人物に限られないが、以下、被写体ＯＢＪが人物である例について説明する。顔出し穴Ｈは、被写体ＯＢＪの顔の位置と方向とを、所定の位置と方向とに固定する。撮像者ＰＧは、壁ＷＬの顔出し穴Ｈによって所定の位置と方向とに固定された被写体ＯＢＪの顔をカメラＣＡＭによって撮像する。また、顔出し穴Ｈの周囲には、照明装置１００が照明光Ｒを投光する目標位置である投光目標位置ＴＧが設定されている。
【００１１】
照明装置１００は、設定装置１０と、投光部２０と、操作部３０とを備えている。
操作部３０は、撮像者ＰＧが操作して、後述する仮想光源ＶＬの照明方向を選択する選択ボタンとしての、第１選択ボタン３１及び第２選択ボタン３２を備えている。撮像者ＰＧによって、いずれかの選択ボタンが押下された場合に、押下された選択ボタンに対応する信号を設定装置１０に出力する。なお、操作部３０は、さらに多くの選択ボタンを備えており、多数の仮想光源ＶＬの照明方向を選択できる構成であってもよいが、説明の便宜上、ここでは、操作部３０は、２つの選択ボタンを備える構成であるとして説明する。また操作部３０は、撮像者ＰＧが仮想光源ＶＬの照明方向を選択できればよく、例えば、タッチパネル、音声入力装置、動き検出装置などを備えていてもよい。
【００１２】
投光部２０は、照明光Ｒを壁ＷＬの投光目標位置ＴＧに投光する、例えば、液晶プロジェクタであり、光源と、入力される光量分布を示す情報に基づいて光源が発した光の光量分布を設定する液晶フィルタとを備えている。具体的には、投光部２０は、設定装置１０が出力する光量分布を示す情報を取得し、取得した光量分布を示す情報に基づいて、液晶フィルタの各画素の光の透過率を設定する。ここで、投光部２０が投光する照明光Ｒの光量分布は、照明光Ｒを壁ＷＬの投光目標位置ＴＧに投光した場合に被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤに予め対応づけられている。つまり、投光部２０は、投光する照明光Ｒの光量分布を設定することによって、照明光Ｒを壁ＷＬの投光目標位置ＴＧに投光した場合に被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤを設定する。また、投光部２０は、光源が発した光を、各画素の光の透過率が設定された液晶フィルタを透過させて顔出し穴Ｈの周囲に設定される投光目標位置ＴＧに投光する。このようにして、投光部２０は、顔出し穴Ｈに出される被写体ＯＢＪの顔に対して、光の光量分布が設定された照明光Ｒを投光する。なお、投光部２０は、液晶プロジェクタである例について説明したが、設定される光量分布によって投光できればよく、例えば、ＭＥＭＳミラーアレイを備える光源や、ＬＥＤアレイであってもよい。
【００１３】
設定装置１０は、操作部３０が出力する選択ボタンに対応する信号を取得するとともに、取得した信号に基づいた光量分布を示す情報を投光部２０に出力する。設定装置１０の具体的な構成について、図２を参照して説明する。
【００１４】
図２は、本実施形態の照明装置１００の構成の一例を示すブロック図である。同図に示すように、設定装置１０は、記憶部１１と、設定部１２とを備えている。
【００１５】
記憶部１１には、投光部２０が投光する照明光Ｒの投光方向である第１の方向ＤＲ１とは異なる仮想光源方向ＤＲ２（第２の方向）から光が投光された場合に被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤを示す分布情報と仮想光源方向ＤＲ２とが関連付けて記憶されている。この第１の方向ＤＲ１及び仮想光源方向ＤＲ２について、図３及び図４を参照して説明する。
【００１６】
図３は、本実施形態の投光部２０が投光する照明光Ｒの投光方向及び第１の仮想光源ＶＬ１の投光方向の一例を示す模式図である。同図に示すように、投光部２０は、照明光Ｒを第１の方向ＤＲ１に投光する。ここで、第１の方向ＤＲ１は、投光部２０から被写体ＯＢＪに向かう方向である。一方、第１の仮想光源ＶＬ１は、被写体ＯＢＪの顔の正面から距離Ｌ１だけ（＋Ｚ）方向に離れた位置から被写体ＯＢＪの顔の正面に向かう第１の仮想光源方向ＤＲ２Ａに、第１の仮想照明光ＶＲ１を投光する。
【００１７】
図４は、本実施形態の投光部２０が投光する照明光Ｒの投光方向及び第２の仮想光源ＶＬ２の投光方向の一例を示す模式図である。
同図に示すように、第２の仮想光源ＶＬ２は、被写体ＯＢＪの顔の正面から距離Ｌ２Ｙだけ（＋Ｙ）方向に、距離Ｌ２Ｘだけ（−Ｘ）方向に、距離Ｌ２Ｚだけ（＋Ｚ）方向にそれぞれ離れた位置から被写体ＯＢＪの顔の正面に向かう第２の仮想光源方向ＤＲ２Ｂに、第２の仮想照明光ＶＲ２を投光する。これら、第１の仮想照明光ＶＲ１及び第２の仮想照明光ＶＲ２が被写体ＯＢＪに投光された場合に被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤについて、図５及び図６を参照して説明する。
【００１８】
図５は、本実施形態の第１の仮想照明光ＶＲ１が投光された被写体ＯＢＪが撮像された第１の画像Ｐ１の一例を示す模式図である。このように、第１の仮想照明光ＶＲ１が投光された被写体ＯＢＪの顔の表面には、被写体ＯＢＪの顔の額部分、鼻すじ部分、頬部分、及び、あご部分が相対的に明るく、被写体ＯＢＪの顔の周囲部分及び鼻の周囲部分が相対的に暗い第１の明暗分布ＢＤ１が生じる。
【００１９】
図６は、本実施形態の第２の仮想照明光ＶＲ２が投光された被写体ＯＢＪが撮像された第２の画像Ｐ２の一例を示す模式図である。このように、第２の仮想照明光ＶＲ２が投光された被写体ＯＢＪの顔の表面には、被写体ＯＢＪの顔の紙面向かって左上方向が相対的に明るく、右下方向が相対的に暗い第２の明暗分布ＢＤ２が生じる。
【００２０】
次に、記憶部１１に記憶されている分布情報について図７及び図８を参照して説明する。
図７は、本実施形態の記憶部１１に第１の仮想光源方向ＤＲ２Ａに関連付けられて記憶されている第１の分布情報ＤＩ１の一例を示す模式図である。上述したように、記憶部１１には、第１の仮想光源方向ＤＲ２Ａから第１の仮想照明光ＶＲ１が投光された被写体ＯＢＪが撮像された第１の画像Ｐ１に対応する第１の分布情報ＤＩ１が記憶されている。この第１の分布情報ＤＩ１は、投光部２０が備える液晶フィルタの各画素の透過率を設定する情報であって、被写体ＯＢＪの顔の額部分、鼻すじ部分、頬部分、及び、あご部分が相対的に明るく、被写体ＯＢＪの顔の周囲部分及び鼻の周囲部分が相対的に暗い明暗の分布になるように設定されている。
【００２１】
図８は、本実施形態の記憶部１１に第２の仮想光源方向ＤＲ２Ｂに関連付けられて記憶されている第２の分布情報ＤＩ２の一例を示す模式図である。上述したように、記憶部１１には、第２の仮想光源方向ＤＲ２Ｂから第２の仮想照明光ＶＲ２が投光された被写体ＯＢＪが撮像された第２の画像Ｐ２に対応する第２の分布情報ＤＩ２が記憶されている。この第２の分布情報ＤＩ２は、被写体ＯＢＪの顔の紙面向かって左上方向が相対的に明るく、右下方向が相対的に暗い明暗の分布になるように設定されている。
【００２２】
再び図２を参照して、設定装置１０が備える設定部１２の構成について説明する。設定部１２は、操作部３０から仮想光源方向ＤＲ２を示す信号を取得する。具体的には、設定部１２は、操作部３０が出力する選択ボタンに対応する信号を取得する。この選択ボタンは、上述した仮想光源ＶＬの投光方向を示す仮想光源方向ＤＲ２を選択するボタンである。この選択ボタンのうちの、第１選択ボタン３１には、第１の仮想光源ＶＬ１の投光方向である第１の仮想光源方向ＤＲ２Ａを示す信号が割り当てられている。同様に、第２選択ボタン３２には、第２の仮想光源ＶＬ２の投光方向である第２の仮想光源方向ＤＲ２Ｂを示す信号が割り当てられている。設定部１２は、撮像者ＰＧによって第１選択ボタン３１が押下された場合に第１選択ボタン３１から出力される第１の仮想光源方向ＤＲ２Ａを示す信号を取得する。また、設定部１２は、撮像者ＰＧによって第２選択ボタン３２が押下された場合に第２選択ボタン３２から出力される第２の仮想光源方向ＤＲ２Ｂを示す信号を取得する。このようにして、設定部１２は、操作部３０が出力する選択ボタンに対応する仮想光源方向ＤＲ２を示す信号を取得する。
【００２３】
また、設定部１２は、操作部３０から取得した仮想光源方向ＤＲ２を示す信号に含まれる仮想光源方向ＤＲ２に関連付けられた分布情報ＤＩを記憶部１１から読み出す。具体的には、設定部１２は、操作部３０から第１の仮想光源方向ＤＲ２Ａを示す信号を取得した場合には、第１の仮想光源方向ＤＲ２Ａに関連付けられた第１の分布情報ＤＩ１を記憶部１１から読み出す。同様に、設定部１２は、操作部３０から第２の仮想光源方向ＤＲ２Ｂを示す信号を取得した場合には、第２の仮想光源方向ＤＲ２Ｂに関連付けられた第２の分布情報ＤＩ２を記憶部１１から読み出す。
【００２４】
また、設定部１２は、記憶部１１から読み出した分布情報ＤＩに基づいて投光部２０が投光する照明光Ｒの光量分布を設定する。具体的には、設定部１２は、記憶部１１から第１の分布情報ＤＩ１を読み出した場合には、第１の分布情報ＤＩ１が示す各画素値に基づいて、投光部２０が備える液晶フィルタの画素のうちの、対応する各画素の光の透過率を設定する。また、設定部１２は、記憶部１１から第２の分布情報ＤＩ２を読み出した場合には、第２の分布情報ＤＩ２が示す各画素値に基づいて、投光部２０が備える液晶フィルタの画素のうちの、対応する各画素の光の透過率を示す情報を設定する。
【００２５】
そして、設定部１２は、設定した照明光Ｒの光量分布を投光部２０に出力する。具体的には、設定部１２は、投光部２０が備える液晶フィルタの各画素の光の透過率を示す情報を投光部２０に出力する。
【００２６】
次に、図９を参照して、本実施形態の照明装置１００の動作について説明する。
図９は、本実施形態の照明装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。
【００２７】
まず、設定部１２は、操作部３０が出力する仮想光源ＶＬの照明方向である仮想光源方向ＤＲ２を取得する（ステップＳ１０）。
次に、設定部１２は、操作部３０から取得した仮想光源方向ＤＲ２を示す信号に含まれる仮想光源方向ＤＲ２に関連付けられた分布情報ＤＩを記憶部１１から読み出す（ステップＳ２０）。
次に、設定部１２は、記憶部１１から読み出した分布情報ＤＩに基づいて投光部２０が投光する照明光Ｒの光量分布を設定し、設定した照明光Ｒの光量分布を示す情報を投光部２０に出力する（ステップＳ３０）。
次に、投光部２０は、設定部１２が設定した照明光Ｒの光量分布を示す情報を取得し、取得した照明光Ｒの光量分布を示す情報に基づいて照明光Ｒを投光して処理を終了する（ステップＳ４０）。
【００２８】
以上説明したように、照明装置１００は、投光部２０と、記憶部１１と、設定部１２とを備えている。この投光部２０は、光量分布が設定された照明光Ｒを第１の方向ＤＲ１にして投光する。また、記憶部１１には、被写体ＯＢＪに第１の方向ＤＲ１から照明光Ｒが投光された場合に、第１の方向ＤＲ１とは異なる第１の仮想光源方向ＤＲ２Ａから光が投光されることにより被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤとなるような照明光Ｒの光量分布を示す分布情報と仮想光源方向ＤＲ２とが関連付けて記憶されている。また、設定部１２は、入力される仮想光源方向ＤＲ２に関連付けて記憶部１１に記憶されている分布情報に基づいて投光部２０が投光する照明光Ｒの光量分布を設定する。これにより、照明装置１００は、複数の方向から投光するための複数の光源装置を備えることなく、１つの投光部２０によって、複数の方向から照明光を投光したように、被写体ＯＢＪに照明光を投光することができる。したがって、照明装置１００は、投光部２０、記憶部１１、及び設定部１２を備えない場合に比べて、光源の数を低減することができる。つまり、照明装置１００は、被写体を照明する照明光の照度や配光を可変にしつつ、装置を小型にすることができる。
【００２９】
なお、照明装置１００は、１つの投光部２０を備える構成であるとして説明したが、これに限られない。例えば、照明装置１００は、複数の投光部２０を備えていてもよい。これにより、照明装置１００は、設定可能な仮想光源方向ＤＲ２を増加させることができる。
【００３０】
［第２の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、上述した第１の実施形態と同様である構成及び動作については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１０は、本実施形態における照明装置１００ａの構成の一例を示す構成図である。照明装置１００ａは、設定装置１０ａと、投光ユニット５０とを備えている。まず、投光ユニット５０の構成を、図１１を参照して説明する。
【００３１】
図１１は、本実施形態の投光ユニット５０の構成の一例を示す構成図である。同図に示すように、投光ユニット５０は、投光部２０と、撮像部４０と、ハーフミラーＨＭと、ミラーＭとを備えている。
【００３２】
ミラーＭは、投光部２０が投光する照明光Ｒ１をハーフミラーＨＭに導く。ハーフミラーＨＭは、ミラーＭによって導かれた照明光Ｒ１を第１の方向ＤＲ１によって被写体ＯＢＪに投光する。また、ハーフミラーＨＭは、被写体ＯＢＪが発した第１の方向ＤＲ１から入射する光Ｒ２を透過させて撮像部４０に導く。
【００３３】
撮像部４０は、照明光Ｒ１が投光されている被写体ＯＢＪを撮像するとともに、撮像した被写体ＯＢＪの画像情報を生成する。具体的には、撮像部４０は、ハーフミラーＨＭを透過する被写体ＯＢＪが発する光Ｒ２を受光し、受光した光Ｒ２の像（つまり、被写体ＯＢＪの像）を撮像する。このようにして、撮像部４０は、投光部２０が投光する照明光Ｒ１の投光方向と一致する第１の方向ＤＲ１から、被写体ＯＢＪを撮像する。
【００３４】
次に、図１２を参照して設定装置１０ａの構成を説明する。図１２は、本実施形態の撮像部４０を備える照明装置１００ａの構成の一例を示す構成図である。
【００３５】
設定装置１０ａは、設定部１２ａを備えている。設定部１２ａは、入力される仮想光源方向ＤＲ２に関連付けて記憶部１１に記憶されている分布情報と、撮像部４０が生成した画像情報が示す被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤとに基づいて、投光部２０が投光する照明光Ｒ１の光量分布を設定する。具体的には、設定部１２ａは、撮像部４０が生成した被写体ＯＢＪの画像情報を取得し、取得した被写体ＯＢＪの画像情報に基づいて、被写体ＯＢＪの顔の位置と方向とを検出する。また、設定部１２ａは、記憶部１１に記憶されている分布情報を読み出すとともに、読み出した分布情報を検出した被写体ＯＢＪの顔の位置と方向とに一致させるように変化させて、変化させた分布情報を投光部２０が投光する照明光Ｒ１の光量分布として設定する。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の照明装置１００ａは、照明光Ｒ１が投光されている被写体ＯＢＪを撮像するとともに、撮像した被写体ＯＢＪの画像情報を生成する撮像部４０を備えている。また、照明装置１００ａが備える設定装置１０ａの設定部１２ａは、さらに、撮像部４０が生成した画像情報が示す被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤに基づいて、投光部２０が投光する照明光Ｒ１の光量分布を設定する。これにより、照明装置１００ａは、被写体ＯＢＪの位置及び方向を検出して、検出した位置及び方向にあわせて照明光Ｒ１を投光することができる。つまり、照明装置１００ａは、被写体ＯＢＪの位置及び方向を可変にしても、仮想光源方向ＤＲ２から投光されているようにして、投光部２０から被写体ＯＢＪに照明光Ｒ１を投光することができる。
【００３７】
なお、照明装置１００ａは、図１３に示すように、投光部２０が投光する照明光Ｒ１の投光方向とは異なる方向から、被写体ＯＢＪを撮像する撮像部４０を備える投光ユニット５０ｂを備えていてもよい。図１３は、本実施形態の、投光部２０が投光する照明光Ｒ１の投光方向とは異なる方向から、被写体ＯＢＪを撮像する撮像部４０を備える照明装置１００ａの構成の一例を示す構成図である。これにより、照明装置１００ａは、撮像部４０が撮像する方向に対する角度をつけた状態によって、投光部２０から照明光Ｒ１を被写体ＯＢＪに投光することができる。したがって、照明装置１００ａは、投光部２０が投光する照明光Ｒ１の投光方向と撮像部４０の撮像方向とを一致させている場合に比して、投光部２０から被写体ＯＢＪに投光する照明光Ｒ１によって、被写体ＯＢＪに生じる明暗分布の明部と暗部との差（例えば、コントラスト）を大きくすることができる。このように、被写体ＯＢＪに生じる明暗分布の明部と暗部との差が大きい場合には、差が小さい場合に比して明暗分布の検出が容易になるため、被写体ＯＢＪの位置及び方向が検出されやすくなる。つまり、照明装置１００ａは、被写体ＯＢＪの位置及び方向を可変にした場合に、被写体ＯＢＪの位置及び方向の検出精度を向上させることができる。
【００３８】
［第３の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。なお、上述した各実施形態と同様である構成及び動作については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１４は、本実施形態における照明装置１００ｂの構成の一例を示す構成図である。照明装置１００ｂは、設定装置１０ｂを備えている。この設定装置１０ｂは、設定部１２ｂと、推定部１３とを備えている。
【００３９】
推定部１３は、撮像部４０が生成する画像情報が示す被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤに基づいて、被写体ＯＢＪの表面の形状を推定する。具体的には、推定部１３は、撮像部４０が生成する画像情報を取得し、既知のパターンマッチング法によって、取得した画像情報に含まれる被写体ＯＢＪの画像を抽出する。また、推定部１３は、抽出した被写体ＯＢＪの画像を既知の３次元座標測定法によって被写体ＯＢＪの画像の空間座標情報を算出する。
【００４０】
設定部１２は、推定部１３が推定する被写体ＯＢＪの表面の形状に基づいて、投光部２０が投光する照明光Ｒの光量分布を設定する。具体的には、設定部１２は、操作部３０から取得した信号によって示される仮想光源方向ＤＲ２と一致する仮想光源方向ＤＲ２と関連付けて記憶されている分布情報を、記憶部１１から読み出す。また、設定部１２は、読み出した分布情報を、推定部１３が算出した被写体ＯＢＪの画像の空間座標情報に基づいて既知のアフィン変換法によって変換し、変換した分布情報に基づいて照明光Ｒの光量分布を設定する。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態の照明装置１００ｂは、撮像部４０が生成する画像情報が示す被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤに基づいて、被写体ＯＢＪの表面の形状を推定する推定部１３を備えている。これにより、照明装置１００ｂは、被写体ＯＢＪの表面の形状に応じて、照明光Ｒの光量分布を設定することができる。つまり、照明装置１００ｂは、さまざまな表面の形状を有する種々の被写体ＯＢＪに対しても、仮想光源方向ＤＲ２から投光されているようにして、投光部２０から被写体ＯＢＪに投光する照明光Ｒを設定することができる。
【００４２】
［第４の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。なお、上述した各実施形態と同様である構成及び動作については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１５は、本実施形態における照明装置１００ｃの構成の一例を示す構成図である。照明装置１００ｃは、設定装置１０ｃを備えている。この設定装置１０ｃは、推定部１３ｃを備えている。
【００４３】
推定部１３ｃは、設定部１２が設定する照明光Ｒの光量分布と当該光量分布の照明光Ｒが投光された被写体ＯＢＪを撮像する撮像部４０が生成する画像情報が示す被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤとの差分に基づいて、被写体ＯＢＪの表面の形状を推定する。具体的には、推定部１３ｃは、設定部１２が設定する照明光Ｒの光量分布を取得するとともに、撮像部４０が生成する被写体ＯＢＪの画像情報を取得する。また、推定部１３ｃは、取得した被写体ＯＢＪの画像情報の各画素値と、照明光Ｒの光量分布が示す投光部２０の液晶フィルタの各画素に設定される光の透過率とについて、対応する画素間の差分を算出する。そして、推定部１３ｃは、算出した画素ごとの差分に基づいた画像情報を生成し、生成した画像情報に基づいて、被写体ＯＢＪの表面の形状を推定する。
【００４４】
次に、図１６を参照して、本実施形態の照明装置１００ｃの動作について説明する。
図１６は、本実施形態の照明装置１００ｃの動作の一例を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、設定部１２ｂは、操作部３０が出力する仮想光源ＶＬの照明方向である仮想光源方向ＤＲ２を取得する（ステップＳ３１０）。
【００４６】
次に、設定部１２ｂは、操作部３０から取得した仮想光源方向ＤＲ２を示す信号に含まれる仮想光源方向ＤＲ２に関連付けられた分布情報ＤＩを記憶部１１から読み出す（ステップＳ３２０）。
【００４７】
次に、設定部１２ｂは、記憶部１１から読み出した分布情報ＤＩに基づいて投光部２０が投光する照明光Ｒの光量分布を設定し、設定した照明光Ｒの光量分布を示す情報を投光部２０に出力する（ステップＳ３３０）。
【００４８】
次に、投光部２０は、設定部１２が設定した照明光Ｒの光量分布を示す情報を取得し、取得した照明光Ｒの光量分布を示す情報に基づいて照明光Ｒを投光する（ステップＳ３４０）。
【００４９】
次に、撮像部４０は、照明光Ｒが投光されている被写体ＯＢＪを撮像するとともに、撮像した被写体ＯＢＪの画像情報を生成する（ステップＳ３５０）。
次に、推定部１３ｃは、設定部１２が設定する照明光Ｒの光量分布と当該光量分布の照明光Ｒが投光された被写体ＯＢＪを撮像する撮像部４０が生成する画像情報が示す被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤとの差分を算出する（ステップＳ３６０）。
次に、推定部１３ｃは、ステップＳ３６０において算出した差分に基づいて、被写体ＯＢＪの表面の形状を推定する（ステップＳ３７０）。
次に、設定部１２ｂは、推定部１３が推定する被写体ＯＢＪの表面の形状に基づいて、投光部２０が投光する照明光Ｒの光量分布を設定する（ステップＳ３８０）。
次に、設定部１２ｂは、操作部３０から仮想光源方向ＤＲ２を示す信号が出力されていなければ撮像者ＰＧによる撮像が終了したと判定し（ステップＳ３９０：ＹＥＳ）、処理を終了する。一方、設定部１２ｂは、操作部３０から仮想光源方向ＤＲ２を示す信号が出力されていれば撮像者ＰＧによる撮像が終了していないと判定し（ステップＳ３９０：ＮＯ）、処理をステップＳ３４０に戻す。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の照明装置１００ｃが備える設定装置１０ｃの推定部１３ｃは、照明光Ｒの光量分布と明暗分布ＢＤとに基づいて、被写体ＯＢＪの表面の形状を推定する。すなわち、推定部１３ｃは、設定部１２が設定する照明光Ｒの光量分布と当該光量分布の照明光Ｒが投光された被写体ＯＢＪを撮像する撮像部４０が生成する画像情報が示す被写体ＯＢＪの表面に生じる明暗分布ＢＤとの差分に基づいて、被写体ＯＢＪの表面の形状を推定する。これにより、照明装置１００ｃは、投光部２０が投光する照明光Ｒの影響を低減させて、被写体ＯＢＪの表面の形状を推定することができる。つまり、照明装置１００ｃは、被写体ＯＢＪの表面の形状を推定の精度を向上させることができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
【００５２】
なお、上記の実施形態における設定装置１０（設定装置１０ａ、設定装置１０ｂ、及び設定装置１０ｃを含む。）、投光部２０、及び撮像部４０（以下、これらを総称して制御部ＣＯＮＴと記載する）又はこの制御部ＣＯＮＴが備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
【００５３】
なお、この制御部ＣＯＮＴが備える各部は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、制御部ＣＯＮＴが備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００５４】
また、制御部ＣＯＮＴが備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、制御部ＣＯＮＴが備える各部による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００５５】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１…撮像システム、１０…設定装置、１１…記憶部、１２…設定部、１３…推定部、２０…投光部、３０…操作部、４０…撮像部、１００…照明装置、ＤＲ１…第１の方向、ＤＲ２…仮想光源方向（第２の方向）、ＯＢＪ…被写体、Ｒ…照明光
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図５】
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【図６】
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