(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意形状の被照射物体に向けて照射光を投影する照明装置であって、
前記被照射物体に照射光を投影する複数の照射光投影手段と、
照射光信号を入力する照射光信号入力手段と、  
前記被照射物体に前記照射光を照射させたときに、前記被照射物体を照射光でコーティングさせるように前記照射光信号入力手段により入力した照射光信号を補正するコーティング補正手段と、
前記コーティング補正手段により補正された照射光信号を用いて、照射光を生成して前記照射光投影手段から投影させる照射光生成手段とを備え、
前記コーティング補正手段は、前記被照射物体の３次元形状、位置及び姿勢を含む被照射物体パラメータと、前記照射光投影手段ごとの位置及び姿勢を含む照射光投影パラメータとに基づく各照射光投影手段から見た前記被照射物体の輪郭に従って、前記照射光投影手段ごとに前記照射光信号を補正して、複数の前記照射光投影手段から照射された照射光によって前記被照射物体を多方向からコーティングさせるように前記照射光信号を補正する第１の照射光信号補正手段を有し、
前記照射光生成手段は、前記第１の照射光信号補正手段により補正された前記照射光投影手段ごとの照射光信号を用いて、複数の照射光を生成すること
を特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記被照射物体の表面を分割した投影領域を前記照射光投影手段ごとに設定し、当該各照射光投影手段によって各分割領域を照射した時に、隣り合う分割領域の境界を含む領域にて、異なる照射光投影手段によって投影されている照射光が重複するように複数の照射光投影手段が配置されてい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】
前記コーティング補正手段は、前記被照射物体の背後に存在する任意形状の背面物体の３次元形状、位置及び姿勢を含む背面物体パラメータに基づいて、各照射光投影手段によって照射する照射光を、前記被照射物体をコーティングするコーティング光と前記被照射物体の背景となる背景光とに分割するように前記照射光信号を補正する第２の照射光信号補正手段と、
前記第２の照射光信号補正手段によって補正されたコーティング光を表す照射光信号と、前記背景光を表す照射光信号とのそれぞれに照射光特性を設定して、前記照射光生成手段によってコーティング光及び背景光を含む照射光を生成させる照射光特性設定手段と
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記背面物体の表面を分割した投影領域を前記照射光投影手段ごとに設定し、当該各照射光投影手段によって各分割領域を照射した時に、隣り合う分割領域の境界を含む領域にて、異なる照射光投影手段によって投影されている照射光が重複するように複数の照射光投影手段が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
異なる照射光投影手段から照射されたコーティング光及び背面光が重複している重複領域を算出し、当該重複領域の境界付近にて輝度が一様になるように各照射光投影手段から投影している照射光の輝度を補正する第１の輝度補正手段を備えることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記照射光投影手段から投影された照射光によって前記被照射物体を照射した場合に前記背面物体に発生する影領域を算出する影領域算出手段と、
前記影領域算出手段により算出された影領域のうち、他の前記照射光投影手段から照射光が投影される照射領域と重複する前記影領域である影重複範囲を算出する影重複範囲算出手段とを備え、
前記照射光特性設定手段は、前記影重複範囲算出手段で算出された影重複範囲に投影する照射光の照射光特性を設定し、
前記照射光生成手段は、前記照射光特性設定手段により設定された影重複範囲に投影する照射光の照射光特性を設定すること
を特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
複数の前記照射光投影手段から前記背面物体に照射される照射光の重複領域を算出し、当該重複領域の境界付近にて輝度が一様になるように各照射光投影手段から投影している照射光の輝度を補正する第２の輝度補正手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記被照射物体と前記背面物体とが含まれる領域を算出し、当該領域と複数の前記照射光投影手段の投影領域とを一致させるように複数の照射光投影手段を配置して、前記照射光投影手段から照射される照射光を重ね合わせることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記照射光信号入力手段は、前記照射光信号として、時間軸上で画像を更新する映像光信号を入力し、
前記被照射物体を観察する観察者の視点位置を入力する視点位置入力手段と、
前記視点位置入力手段により入力した観察者の視点位置から前記被照射物体に投影された映像を視認した場合に当該映像が歪みなく観察させるために映像光を歪ませるように前記映像光信号に補正をする歪み補正手段と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記照射光投影手段は、１又は複数の映像光出射部から相互に視差が与えられた映像光を出射して、前記被照射物体に立体映像を表示させることを特徴とする請求項９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、任意形状の被照射物体の表面を覆うように照射光を照射するコーティング照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、任意形状の照射光を照射する照明装置としては、投影機器にゴボやマスクなどと呼ばれるフィルタを取り付けて、当該投影機器から照射光が出射される投影部を遮光している。これにより、フィルタを通過した照射光は、特定の形に切り抜かれた状態となる。具体的には、従来の照明システムでは、丸、三角、四角などで構成されるベース形状で切り抜かれたフィルタ（ゴボなど）を投影機器に取り付けて、照射光の輪郭に形をつけている。
【０００３】
また、従来の照明システムにおいて、被照射物体だけに照射したい場合は、投影機器から出射された照射光の投影位置を被照射物体の位置に合わせた後、投影機器の絞り機能やズーム機能によって大まかな照射光の輪郭を被照射物体の形状に合わせる動作を行っている。
【０００４】
更に、従来においては、投影機器であるプロジェクタを照明器具（ライト）の代わりに使用して、下記の非特許文献１，２に記載されているような空間演出を行うムービングプロジェクタと呼ばれるものがある。このムービングプロジェクタは、照射光として映像光を出射する。このため、照射光の形、色を自由に設定して、動画として変化させることが可能である。
【０００５】
しかしながら、この照明システムであっても、照射光に形をつける場合は、従来の照明システムと同様に、ベース形状を映像に重ね合わせるマスク処理を用いて、大まかに被照射物体の形状に照射光の輪郭を合わせる手法が採用されている。
【０００６】
更にまた、従来においては、立体形状モデルに物体の表面テクスチャを効果的に表現することができる立体表示装置として、下記の特許文献１に記載された技術が知られている。
【非特許文献１】http://www.egghouse.com/gobo/about.htm
【非特許文献２】http://www.ushiolighting.co.jp/product/productimage/pdf/dl2.pdf
【特許文献１】特開２００６−３３８１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の照明システムにおいては、予め用意しておいた形状フィルタや絞り、ズームを用いるので、被照射物体に対して大まかに照射光の形状をあわせることしかできない。また、ベース形状を映像に重ね合わせるマスク処理では、ベース形状を被照射物体の形状にあわせて作成することにより精度の高い形状あわせが可能であるが、ベース形状は２次元形状で作成される。このため、任意形状の被照射物体を異なる方向から見た場合には、異なるベース形状を用いる必要があり、異なる位置に配置された複数の投影装置によって、同時に被照射物体に向けて照明光を投影する技術には転用しがたい。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、任意形状の被照射物体を高い精度で照射光によってコーティングすることができる照明装置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】
本発明は、任意形状の被照射物体に向けて照射光を投影する照明装置であって、前記被照射物体に照射光を投影する複数の照射光投影手段と、照射光信号を入力する照射光信号入力手段と、前記被照射物体に前記照射光を照射させたときに、前記被照射物体を照射光でコーティングさせるように前記照射光信号入力手段により入力した照射光信号を補正するコーティング補正手段と、前記コーティング補正手段により補正された照射光信号を用いて、照射光を生成して前記照射光投影手段から投影させる照射光生成手段とを備える。このような構成の照明装置は、上述の課題を解決するために、コーティング補正手段が、前記被照射物体の３次元形状、位置及び姿勢を含む被照射物体パラメータと、前記照射光投影手段ごとの位置及び姿勢を含む照射光投影パラメータとに基づく各照射光投影手段から見た前記被照射物体の輪郭に従って、前記照射光投影手段ごとに前記照射光信号を補正して、複数の前記照射光投影手段から照射された照射光によって前記被照射物体を多方向からコーティングさせるように前記照射光信号を補正する第１の照射光信号補正手段を有し、照射光生成手段が、前記第１の照射光信号補正手段により補正された前記照射光投影手段ごとの照射光信号を用いて、複数の照射光を生成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る照明装置によれば、複数の照射光投影手段を用いて、任意形状の被照射物体を高い精度で照射光によってコーティングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明は、例えば図１に示すように、パーソナルコンピュータ等によって構成される照射光信号入力部１，第１照射光信号補正部２と、照射光生成部３，プロジェクタ等によって構成される複数の照射光投影部４Ａ，４Ｂ（以下、総称する場合には単に「照射光投影部４」と呼ぶ。）と、各種のインターフェースによって構成される被照射物体パラメータ入力部５，照射光投影パラメータ入力部６とを備えた照明装置に適用される。なお、以下の説明においては、照射光投影部４が２個の例について説明するが、更に多数の照射光投影部４を用いても良いことは勿論である。なお、図１に示した照明装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ストレージ装置などを備えたコンピュータによるハードウエアで構成されているが、図１においては便宜的に機能ブロック毎に分けて、説明を行う。
【００１３】
この照明装置は、任意形状の被照射物体に向けて複数の照射光を投影する。これにより、照明装置は、図２に示すように複数の照射光が被照射物体をコーティングしているように被照射物体を観察させる。また、照明装置は、単色の照射光に限らず、複数色、若しくは映像の照射光によって被照射物体をコーティングしても良い。これにより、照明装置は、大型の被照射物体へのマルチ投影や、多方向から被照射物体をコーティングする立体コーティングを実現する。
【００１４】
通常、照射光投影範囲の全体に亘って単色の照射光をあるプロジェクタから出射すると、図３に示すように、被照射物体以外にも照射光が照射され被照射物体の背後に影ができてしまう。これに対し、照明装置は、図２に示すように、被照射物体の表面のみに複数の照射光を投影し、被照射物体の背景には背景色の照射光を投影する。これによって、複数の照射光によって被照射物体をコーティングする。なお、以下の説明では、図２に示したような被照射物体をコーティングするための照射光を「コーティング光」と呼び、被照射物体の背景となる照射光を「背景光」と呼ぶ。
【００１５】
被照射物体は、図４に示すような任意形状の立体物である。この被照射物体は、コンピュータグラフィック技術によって、例えば、上面形状を表す上面形状データ１００ａ、正面形状を表す正面形状データ１００ｂ、側面形状を表す側面形状データ１００ｃ、任意の角度からの形状を表す任意角度形状データ１００ｄとして解析される。なお、コンピュータグラフィック技術により、前述の正面形状、側面形状、上面形状だけでなく、背面形状を加えて被照射物体を解析させても良い。この各面における被照射物体の形状データは、被照射物体パラメータ入力部５から第１照射光信号補正部２に供給されて、後述の第１照射光信号補正部２における補正処理に用いられる。
【００１６】
後述するように、照明装置は、被照射物体を照射光によってコーティングするために、照射光信号に補正処理を施して照射光を複数の照射光投影部４から出力する。従って、被照射物体は、特に限定するものではなく、凹凸物体や、一様な平面（または曲面）で構成される空間でもよい。また、被照射物体は、 例えば、壁、床、天井、風呂場の諸設備、など住宅を構成し表面に露出している部材であれば何でもよい。ただし、照射光投影部４から投影された照射光の色身の再現性を向上させるために、被照射物体の表面は、スクリーン素材などで加工されていることが望ましい。
【００１７】
照射光信号入力部１は、照射光信号を入力して、第１照射光信号補正部２に供給する。この照射光信号入力部１は、外部のパーソナルコンピュータから照射光信号を入力しても良く、単色光の色が指定されたことによって単色の照明光信号を生成しても良い。また、この照射光信号は、平面映像として生成されている。
【００１８】
この照射光信号は、例えば単色の照明光をコーティング光とする場合、照射光投影範囲の全体が単色の映像信号である。また、照射光信号入力部１は、複数色のパターン画像又は映像となっている照射光をコーティング光とする場合にも、照射光投影範囲の全体がパターン画像又は映像となっている映像信号である。この照射光信号入力部１によって入力又は生成された照射光信号は、第１照射光信号補正部２に供給される。
【００１９】
照射光生成部３は、第１照射光信号補正部２から供給された照射光投影部４Ａ，４Ｂごとの照射光信号に従って照射光を生成して、光学系を含む照射光投影部４Ａ，４Ｂに照射光を投影する。照射光投影部４Ａ，４Ｂは、照射光生成部３を介して第１照射光信号補正部２から送信された照射光信号を受信して、コーティング光と背景光とからなる照射光を出射するプロジェクタからなる。
【００２０】
第１照射光信号補正部２は、被照射物体に複数の照射光を照射させたときに、被照射物体を照射光でコーティングさせるように照射光信号入力部１により入力した照射光信号を補正する処理を行う。具体的には、第１照射光信号補正部２は、被照射物体の３次元形状、位置及び姿勢を含む被照射物体パラメータを被照射物体パラメータ入力部５から取得すると共に、照射光投影部４Ａ，４Ｂごとの位置及び姿勢を含む照射光投影パラメータを照射光投影パラメータ入力部６から取得する。そして、第１照射光信号補正部２は、被照射物体パラメータ及び照射光投影パラメータに基づいて、各照射光投影部４Ａ，４Ｂから見た被照射物体の輪郭に従って、照射光投影部４Ａ，４Ｂごとに照射光信号を補正する。この照射光信号の補正処理は、複数の照射光投影部４Ａ，４Ｂから照射された照射光によって被照射物体を多方向からコーティングさせるように照射光信号を補正する。すなわち、第１照射光信号補正部２は、複数の照射光に含まれるコーティング光の輪郭を被照射物体の輪郭と合致するように複数の照射光信号を補正するものである。
【００２１】
第１照射光信号補正部２は、先ず、被照射物体の形状に合わせて照射光のうちのコーティング光の輪郭をカットするように各照射光信号を補正する。これにより、第１照射光信号補正部２は、被照射物体のみにコーティング光を投影し、被照射物体以外には背景光を投影するように、コーティング光の照射範囲をカッティング処理する。
【００２２】
具体的には、第１照射光信号補正部２は、以下に説明するように平面映像を、任意形状の被照射物体上のみにマッピングし、被照射物体以外の部分にはマッピングしていない映像とするマッピング処理を行う。
【００２３】
例えば図５に示すように、任意形状の被照射物体１０として、ユーザＵに対して距離Ｌだけ離間し、ユーザＵに対して斜めに傾斜して配置された平板状物体１０を考える。この平板状物体１０は、ユーザＵの視点位置Ｐ１から視野角θ１で視認される。ユーザＵの視野中心と交差する平板状物体１０上の点Ｐ２からユーザＵまでは、距離Ｌ１だけ離間している。
【００２４】
視点位置Ｐ１と平板状物体１０上の点Ｐ２との位置関係において、図６（ａ）に示すように、図６（ｂ）に示す格子状の平面映像Ｉ（コーティング光）を、ユーザＵから見る映像面Ｕ’を介して平板状物体１０上で見る場合を考える。この場合、映像面Ｕ’に図６（ｂ）に示す平面映像Ｉが表示されていると同じ映像を平板状物体１０に表示させる場合、映像面Ｕ’上の各座標と平板状物体１０上の各座標との対応関係を取得する必要がある。模式的に図６（ａ）に示しているが、映像面Ｕ’上の点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５は、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５に対応している。したがって、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５に表示された映像は、ユーザＵからは映像面Ｕ’上における点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５として視認される。
【００２５】
また、図７に示すように、ユーザＵの視線と平板状物体１０とが交差する点Ｐ２と、照射光投影部４の投影位置Ｐ３とは、Ｌ２の距離となっている。また、照射光投影部４は、所定の投影画角θ２の範囲で投影光を投影する。
【００２６】
この場合、照射光投影部４の映像面Ｐ’と平板状物体１０との位置関係は、図８に示すように、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５が、映像面Ｐ’上の点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５に対応している。すなわち、照射光投影部４の投影位置Ｐ３から映像面Ｐ’上の点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５を延長した直線上の点が、平板状物体１０の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５となる。
【００２７】
このようなユーザＵの視点位置Ｐ１及び視野角θ１、平板状物体１０の位置、照射光投影部４の投影位置Ｐ３及び投影画角θ２の関係から、図８（ａ）に示した照射光投影部４における映像面Ｐ’上の点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５に映像を投影させると、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５に映像が投影される。その結果、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５が、図６（ａ）における映像面Ｕ’上の点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５として視認されることとなる。したがって、ユーザＵに平面映像Ｉを視認させるためには、照射光投影部４は、映像面Ｕ’上の各座標に対応した平板状物体１０上の各座標と、映像面Ｐ’上の各座標に対応した平板状物体１０上の各座標との対応関係に基づいて、図８（ｂ）に示すように歪ませた平面映像Ｉ’を投影する必要がある。
【００２８】
このような照明光の投影動作を実現するために、第１照射光信号補正部２は、図５に示すように、ユーザＵの視点位置Ｐ１を示す視点位置及び視線方向を示す視点位置姿勢パラメータ及びユーザＵの視野角θ１を示す視野角パラメータを取得する。これらのユーザＵのパラメータは、上述した映像面Ｕ’を定める。
【００２９】
また、第１照射光信号補正部２は、照射光投影部４から出射された照明光を投影する平板状物体１０の形状データを取得する。この形状データは、例えばＣＡＤデータである。ここで、視点位置姿勢パラメータは、３次元座標空間における、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸上の位置および軸周りの回転角度を数値で定義したものである。この視点位置姿勢パラメータは、視点位置Ｐ１と平板状物体１０との距離Ｌ１と、視点位置Ｐ１に対する平板状物体１０の姿勢を一意に定める。また、平板状物体１０の形状データとは、ＣＡＤ等で作成された電子データを基に、３次元座標空間における形状領域を定義したものである。この形状データは、視点位置Ｐ１から見た平板状物体１０の形状を一意に定める。このような平板状物体１０の形状データとユーザＵのパラメータとは、映像面Ｕ’の座標と平板状物体１０上の座標との対応関係を定める。
【００３０】
また、図７に示すように照射光投影部４が設置されたことに対し、第１照射光信号補正部２は、照射光投影部４の投影位置Ｐ３及び当該照射光投影部４の光軸方向を示す位置姿勢パラメータ及び照射光投影部４の投影画角θ２を示す投影画角パラメータを取得する。この照射光投影部４の位置姿勢パラメータ及び投影画角パラメータは、照射光投影部４が平板状物体１０に対して投影する映像面Ｐ’を表す。この映像面Ｐ’が定まると、照射光投影部４から投影される照明光が映像面Ｐ’を介して平板状物体１０のどの座標に投影されるかが定められる。すなわち、照射光投影部４の位置姿勢パラメータ及び投影画角パラメータと、平板状物体１０の位置姿勢パラメータ及び形状データとは、照射光投影部４から出射された照明光によって覆われる平板状物体１０の範囲が一意に決まる。照射光投影部４がプロジェクタである場合、投影位置Ｐ３はバックフォーカス及び打ち込み角で定義され、投影画角θ２は投影位置Ｐ３から一定距離での水平及び垂直方向の投影範囲から算出される。
【００３１】
そして、第１照射光信号補正部２は、平板状物体１０に表示される照明光の画素（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５）と照射光投影部４の投影位置Ｐ３とを結ぶ直線と、映像面Ｐ’との交点（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５）に画素を配置して平面映像Ｉ’を構成し、その平面映像Ｉ’を平板状物体１０に投影させる。そして、映像面Ｐ’上の点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５、平板状物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５、映像面Ｕ’上の点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５という経路でユーザＵにとって歪みのない映像を視認させることができる。
【００３２】
同様に、被照射物体１０が平板状物体１０のような形状ではなく、ドーム型のような任意形状のものであっても歪みなく照明光でコーティングして、被照射物体１０をユーザＵに視認させることができる。図９（ａ）に示すように被照射物体１０がドーム型物体１０であり、図９（ｂ）に示すように、ユーザＵに格子状の照明光を視認させる場面を考える。この場合、ユーザＵからは、映像面Ｕ’上の点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５の延長線上におけるドーム型物体１０上の点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５が視認される。これに対し、照射光投影部４は、図１０（ａ）に示すように映像面Ｐ’に投影光を投影する。この映像面Ｐ’における点ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５を通過した投影光は、ドーム型物体１０における点ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５に投影されて、図９（ａ）に示す映像面Ｕ’の点ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５として視認される。したがって、照射光投影部４は、映像面５０Ｐに対して図１０（ｂ）に示すように歪ませた平面映像Ｉ’を投影する。これに対し、ユーザＵは、図９（ｂ）に示すような歪みのない平面映像Ｉを視認することができる。
【００３３】
このようなマッピング処理を行うことにより、第１照射光信号補正部２は、照射光信号入力部１から供給された平面映像を、任意形状の被照射物体上のみにマッピングし、被照射物体以外の部分にはマッピングしていない映像とすることができる。このマッピング処理を施した映像は、第１照射光信号補正部２によってコーティング光を被照射物体に投影するための映像信号となる。コーティング光に対する背景光は、コーティング光に相当する映像部分以外の映像部分となる映像信号となる。
【００３４】
ここで、照射光投影部４Ａ，４Ｂの投影範囲の中心軸と被照射物体の中心位置（原点位置）とが一致する正対状態である場合には、上記のマッピング処理により補正した照射光信号によって、高い精度で被照射物体をコーティングすることができる。しかし、被照射物体の原点位置と照射光投影部４Ａ，４Ｂの投影範囲の中心軸との配置関係が正対していない場合は、第１照射光信号補正部２だけでは、十分な補正ができない。すなわち、照射光投影部４Ａ，４Ｂの光軸が、被照射物体の原点位置からずれている場合には、照射光投影部４Ａ，４Ｂの位置をパラメータとして照射光信号に補正をする必要がある。
【００３５】
このために、照明装置は、被照射物体の原点位置と照射光投影部４Ａ，４Ｂとの位置との関係に応じて、第１照射光信号補正部２によって、さらに照射光信号に補正処理を行う。この補正処理は、映像作成の際に必要な映像表示パラメータに平行移動変換及び回転移動変換を施して映像表示パラメータを変更する。この場合、照射光投影範囲に沿って映像表示パラメータを上下左右方向に非対称な値に変換して映像表示パラメータを変更する。これによって、被照射物体に対して照射光投影部４Ａ，４Ｂから照射光を任意の方向から投射しても、照明装置は、コーティング光を被照射物体上のみに高精度に投影させるように、更にコーティング光の輪郭を補正する。
【００３６】
具体的には、第１照射光信号補正部２は、予め被照射物体の位置、照射光投影部４Ａ，４Ｂの位置と、照射光投影部４Ａ，４Ｂに対する被照射物体の姿勢パラメータとを補正パラメータとして被照射物体パラメータ入力部５及び照射光投影パラメータ入力部６から取得しておく。そして、第１照射光信号補正部２は、入力したパラメータに基づいて、平行移動変換及び回転移動変換を実行する。
【００３７】
また、照明装置は、照射光投影部４Ａ，４Ｂと被照射物体との位置関係の他に、照射光投影部４Ａ，４Ｂの投影画角、光軸シフト量等の照射光投影部４Ａ，４Ｂの性能を含む照明光投影パラメータを用いて、照射光信号を補正することが望ましい。
【００３８】
つぎに、上述した照明装置において照射光投影部４Ａ，４Ｂによって被照射物体をコーティングするように照射する時の動作手順について、図１１等を参照して説明する。
【００３９】
先ず、ステップＳ１においては、照射光信号入力部１によって、照射光の色や輝度を指定した照射光信号を入力する。ステップＳ２においては、被照射物体パラメータ入力部５によって、図４に示すような被照射物体の３次元形状、位置及び姿勢を含む被照射物体パラメータを入力する。ステップＳ３においては、照射光投影パラメータ入力部６によって、照射光投影部４の性能（画角、バックフォーカス、打ち込み角）、位置及び姿勢を含む照射光投影パラメータを入力する。
【００４０】
次のステップＳ４においては、第１照射光信号補正部２によって、ステップＳ３にて入力した照射光投影パラメータと、現状において存在する照射光投影部４の数とを比較する。これによって、第１照射光信号補正部２は、被照射物体に対して照射光を投影する他の照射光投影部４が存在しないか否かを判定する。他の照射光投影部４が存在する場合には、ステップＳ５において、照射光投影パラメータ入力部６から照射光投影パラメータを追加して入力する。他の照射光投影部４が存在しない場合には、ステップＳ６に処理を進める。例えば、図１のように２台の照射光投影部４Ａ，４Ｂからなる場合には、先ずステップＳ３にて照射光投影部４Ａの照射光投影パラメータを入力し、ステップＳ５にて照射光投影部４Ｂの照射光投影パラメータを入力することとなる。
【００４１】
ステップＳ６においては、第１照射光信号補正部２によって、ステップＳ３及びステップＳ５にて入力した照射光投影パラメータとステップＳ２にて入力した被照射物体パラメータとに基づいて、ステップＳ１にて入力した照射光信号を補正する。照射光投影部４から見た被照射物体の輪郭に従って照射光のうちのコーティング光の輪郭をカットし、これにより、被照射物体の原点位置と照射光投影部４との位置関係に応じて更にコーティング光の輪郭を補正する。第１照射光信号補正部２は、照射光投影部４Ａ，４Ｂといったように照射光投影部４が２台存在する場合には、照射光投影部４ごとに２回に亘って照射光信号の補正処理を行う。
【００４２】
次のステップＳ７においては、照射光生成部３によって、ステップＳ６にて補正された照射光投影部４の照射光信号に従って、照射光投影部４から投影する照射光を生成する。
【００４３】
次のステップＳ８においては、照射光生成部３によって、一方の照射光を照射光投影部４Ａに出力する。
【００４４】
次のステップＳ９においては、ステップＳ６〜ステップＳ８にて照射光を出力した以外の他の照射光投影部４が存在しないか否かを判定する。他の照射光投影部４が存在する場合には、ステップＳ１０において、当該他の照射光投影部４に照射光を出力する。他の照射光投影部４が存在しない場合には、複数の照射光投影部４によって照射光を被照射物体に向けて投影する。
【００４５】
このような動作を行う照明装置によれば、ステップＳ６において、照射光投影部４Ａから見た被照射物体の輪郭に従って照射光のうちのコーティング光の輪郭をカットし、被照射物体の原点位置と照射光投影部４Ａとの位置関係に応じて更にコーティング光の輪郭を補正する。同様に、照射光投影部４Ｂから見た被照射物体の輪郭に従って照射光のうちのコーティング光の輪郭をカットし、被照射物体の原点位置と照射光投影部４Ｂとの位置関係に応じて更にコーティング光の輪郭を補正することができる。
【００４６】
第１照射光信号補正部２によって補正を施さずに照射光投影部４から照射光を投影させた場合には、図１２に示すように、被照射物体１０以外にも広がる照射光Ｌとなってしまう。しかし、以上のような動作を行うことにより、照明装置は、図１３に示すように被照射物体１０のうちの照射光投影部４Ａから見た輪郭内のコーティング領域１０ａのみに広がりが規制された照射光Ｌ’することができる。なお、以下の説明において、コーティング領域１０ａ等のように被照射物体１０や後述の背面物体上の範囲を説明する場合には、その位置関係を明確にするために、層状に示しているが、実際には、被照射物体１０や背面物体上である。
【００４７】
また、この照明装置によれば、図１４に示すように被照射物体１０に向けて照射光投影部４Ｂが配置されていた場合には、照射光投影部４Ｂから補正後の照射光ＬＢ’を被照射物体１０に照射することができる。すなわち、照射光投影部４Ａと同様に、照射光を、照射光投影部４Ｂから見た輪郭内のコーティング領域１０ｂのみに広がりが規制された照射光ＬＢ’とすることができる。
【００４８】
このように照明装置によれば、照射光投影部４Ａと照射光投影部４Ｂとを同時に駆動する。これによって、照明装置は、図１５に示すように、被照射物体１０のコーティング領域１０ａのみに対して補正後の照射光ＬＡ’を投影し、被照射物体１０のコーティング領域１０ｂのみに対して補正後の照射光ＬＢ’を投影することができる。
【００４９】
また、この照明装置は、例えば図１６に形状データを示すように、照射光投影部４Ａ，４Ｂに対して複数の被照射物体１０が存在する場合であっても、各照射光投影部４から見える複数の被照射物体１０の輪郭のみをコーティング光に補正する。これによって、照明装置は、各被照射物体１０をコーティングするように照射光を投影することができる。
【００５０】
以上説明したように、本発明を適用した照明装置によれば、被照射物体１０のパラメータを３次元形状として入力するので、照射光投影部４ごとに３次元上の多方向（表面、側面、裏面、上面など）から観察される形状を認識することができる。これにより、照明装置によれば、被照射物体１０に対して照射光投影部４を多数台配置した場合でも、高い精度で被照射物体１０をコーティングするように照射光を補正できる。
【００５１】
また、この照明装置によれば、複数の照射光投影部４によって、被照射物体１０をコーティングすることができるので、１台の照射光投影部４の投影領域では覆いきれない広い領域に亘って被照射物体１０をコーティングすることができる。具体的には、被照射物体１０の表側と裏側を同時に照射光を投影するといったように、３次元的に被照射物体１０をコーティングすることができる。
【００５２】
更に、ある照射光投影部４から被照射物体１０に投影された照射光によって発生した影部分に、他の照射光投影部４の照射光を投影することもでき、被照射物体１０の影が存在しない照明環境を実現できる。
【００５３】
つぎに、本発明を適用した他の構成について、図１７〜図１９を参照して説明する。
【００５４】
この照明装置は、図１７に示すように、被照射物体１０の表面を分割するかのように、照射光投影部４Ａ，４Ｂごとに投影領域を設定する。この場合、当該各照射光投影部４Ａ，４Ｂによって各分割領域を照射した時に、隣り合う分割領域の境界を含む領域にて、異なる照射光投影部４Ａ，４Ｂによって投影されている照射光が重複するように、複数の照射光投影部４Ａ，４Ｂは、配置されている。
【００５５】
この照明装置は、全体の投影領域を、照射光投影部４Ａから見た被照射物体１０の輪郭内の投影領域と、照射光投影部４Ｂから見た被照射物体１０の輪郭内の投影領域とに分割する。これにより、照明装置は、照射光投影部４Ａ，４Ｂのそれぞれから、補正後の照射光ＬＡ’、補正後の照射光ＬＢ’を投影する。この時、被照射物体１０上において、補正後の照射光ＬＡ’が投影されている領域と補正後の照射光ＬＢ’が投影されている領域との重複領域１０ｃが発生する。この重複領域１０ｃを設けるために、下記の演算によって、照射光投影部４Ａ，４Ｂの配置は、決定される。
【００５６】
先ず、図１８に示すように、被照射物体１０、２つ以上の照射光投影部４が含まれる空間を３次元座標：α[X、Y、Z]（世界座標）（不図示）によって指定する。なお、X、Y、Zは、３次元方向における各軸の座標であり、図１８においては、被照射物体１０及び照射光投影部４を上面から見た様子を示している。
【００５７】
次に、図３又は図１６に示すような被照射物体１０の３次元形状データを作成し、被照射物体１０の表面領域を３次元座標：βo[x(a)、y(a)、z(a)]で表現する。被照射物体１０と照射光投影部４との３次元座標空間α内における位置、姿勢に対応して被照射物体１０の表面の３次元座標：βo[x(a)、y(a)、z(a)]を座標変換する。これにより、３次元座標空間α内の被照射物体１０の表面の形状座標：β[x(a)、y(a)、z(a)]が算出される。
【００５８】
次に、照射光投影部４の投影領域を設定し、照射光投影部４の中心（光学中心）の位置、姿勢を特定する。これにより、３次元座標α内での投影領域の座標：γ[x(b)、y(b)、z(b)]を算出する。照射光投影部４の投影領域の座標：γ[x(b)、y(b)、z(b)]は、投影面形状（例えば、アスペクト比４：３の長方形など）と、水平・垂直方向の投影画角値とによって設定される。
【００５９】
次に、被照射物体１０の表面の形状座標：β[x(a)、y(a)、z(a)]と、投影領域の座標：γ[x(b)、y(b)、z(b)]とが一致する座標領域：δ[x(c)、y(c)、z(c)]を抽出する。この座標領域：δは、照射光投影部４の投影領域に含まれる被照射物体１０の表面の領域を特定するものである。なお、図１８においては、被照射物体１０の表面の形状座標：β[x(a)、y(a)、z(a)]の全てが投影領域の座標：γ[x(b)、y(b)、z(b)]に含まれている様子を示している。しかし、双方が一致する座標領域：δ[x(c)、y(c)、z(c)]には、照射光投影部４が投影可能な被照射物体１０の表側の座標δ１と、投影できない被照射物体１０の裏側の座標δ２との双方を含む。このため、双方が一致する座標領域：δのうち、照射光投影部４から見て被照射物体１０の裏側の座標δ２を除去する必要がある。
【００６０】
そこで、照射光投影部４の中心（光学中心）と、座標領域：δ[x(c)、y(c)、z(c)]を含む多数の直線式Ｓを算出する。各直線式Ｓ上に座標δが複数検出された場合には、当該直線式Ｓ上に検出された座標δのうち照射光投影部４に一番近い座標δのみを残し、それ以外の座標δを除去する。具体的には、図１８に示した直線式Ｓ上に座標δ１，δ２が検出された場合には、照射光投影部４の位置から近い方の座標δ１のみを残して、座標δ２を削除する。これにより、照射光投影部４からの照射光が投影される領域として、被照射物体１０の表面のうち座標δ３〜座標δ１〜座標δ４までの被照射物体１０の表側の座標領域：ε[x(d)、y(d)、z(d)]のみを抽出できる。
【００６１】
このような座標演算を２台の照射光投影部４Ａ，４Ｂについて行う。これにより、照明装置は、照射光投影部４Ａによって被照射物体１０上に投影可能な座標領域のε1[x1(e)、y1(e)、z1(e)]と、照射光投影部４Ｂによって被照射物体１０上に投影可能な座標領域のε2[x2(f)、y2(f)、z2(f)]とを得ることができる。
【００６２】
次に、照射光投影部４Ａの座標領域ε１と照射光投影部４Ｂの座標領域ε２とが重複した重複領域１０ｃを設けるように被照射物体１０上に分割領域を設定する。この分割領域ごとに、照射光投影部４Ａ，４Ｂを配置する。これにより、被照射物体１０上で重複領域１０ｃを形成するような照射光投影部４Ａ，４Ｂの配置環境を構築できる。
【００６３】
このように照射光投影部４Ａ，４Ｂを配置した場合、被照射物体１０上における重複領域１０ｃは、座標領域ε１と座標領域ε２が重なる座標領域：ζ[x1(g)、y1(g)、z1(g)]として特定される。なお、照射光投影部４が３台存在する場合には、３台分の照射光Ｌがそれぞれ重複するように、上記の演算を行うことによって、重複領域１０ｃを形成するように３台の照射光投影部４を配置できる。
【００６４】
このような照明装置によれば、被照射物体１０上において重複領域１０ｃが存在するように複数の照射光投影部４を配置する。これにより、各照射光投影部４によって投影されるコーティング光の間に隙間ができることなく、複数の照射光Ｌによって連続して被照射物体１０をコーティングすることができる。
【００６５】
つぎに、本発明を適用した他の構成について、図１９〜図２４を参照して説明する。なお、上述した照明装置と同様の構成については、同一符号を付することによって、その詳細な説明を省略する。
【００６６】
この照明装置は、図１９に示すように、背面物体に照射光Ｌを投影するための補正処理を行う第２照射光信号補正部２１と、背面物体パラメータを入力する背面物体パラメータ入力部２２と、照射光生成部３によって生成する照射光の特性を変化させる照射光特性設定部２３とを備える点で、上述した図１に示す照明装置とは異なる。この照明装置は、第２照射光信号補正部２１によって、被照射物体１０の背後に存在する任意形状の背面物体の３次元形状、位置及び姿勢を含む背面物体パラメータに基づいて、各照射光投影部４によって照射する照射光を、被照射物体１０をコーティングするコーティング光と被照射物体１０の背景となる背景光とに分割するように照射光信号を補正する。
【００６７】
そして、照明装置は、照射光特性設定部２３によって、第２照射光信号補正部２１によって補正されたコーティング光を表す照射光信号と背景光を表す照射光信号とのそれぞれに照射光特性を設定して、照射光生成部３によってコーティング光及び背景光を含む照射光を生成させる。
【００６８】
このような照明装置は、その動作を図２０に示すように、ステップＳ４にて全ての照射光投影部４についての照射光投影パラメータを入力したと判定した後に、ステップＳ２１を行う。ステップＳ２１においては、第２照射光信号補正部２１によって、背面物体パラメータ入力部２２から背面物体パラメータを入力する。この背景物体パラメータは、背景物体の位置及び姿勢に加えて、図２１に示すように、板状の背景物体の上面形状を表す上面形状データ１００ａ、正面形状を表す正面形状データ１００ｂ、側面形状を表す側面形状データ１００ｃ、任意の角度からの形状を表す任意角度形状データ１００ｄを含む。
【００６９】
次に、ステップＳ２２においては、第１照射光信号補正部２によって、照射光投影部４ごとの照射光投影パラメータと被照射物体パラメータとに基づいて、照射光信号を補正する。これによって、照射光投影部４から見た被照射物体の輪郭に従って照射光のうちのコーティング光の輪郭をカットし、被照射物体１０の原点位置と照射光投影部４との位置関係に応じて更にコーティング光の輪郭を補正する。また、このステップＳ２２においては、照射光投影パラメータ及び背面物体パラメータに基づいて、第１照射光信号補正部２によって補正された照射光信号を、コーティング光と背景光とに分割する。そして、被照射物体１０の輪郭内にコーティング光を投影する照射光信号及び被照射物体１０の輪郭外に背景光を投影する照射光信号は、照射光生成部３に供給される。
【００７０】
次のステップＳ２３においては、照射光生成部３によって、照射光特性設定部２３にて設定されている照射光特性を示す照射光パラメータを入力する。この照射光パラメータは、コーティング光の色や輝度、背景光の色や輝度を表す。
【００７１】
次のステップＳ２４においては、照射光生成部３によって、ステップＳ２３にて入力した照射光パラメータを参照して、ステップＳ２２にて補正処理がなされたコーティング光の照射光信号、背景光の照射光信号に色や輝度などの照射光特性を設定する。これにより、照射光生成部３は、コーティング光及び背景光を含む照射光を生成する。
【００７２】
そして、照明装置は、照射光投影部４Ａ，４Ｂといったように照射光投影部４が２台存在する場合には、照射光投影部４ごとに２回に亘って照射光信号の補正処理（ステップＳ２１，２２）及び照射光特性の設定処理（ステップＳ２３，２４）を行う。全ての照射光投影部４について照射光信号の補正処理及び照射光特性処理を行うことによって、それぞれの照射光投影部４は、照射光生成部３が生成した照射光を被照射物体１０及び背景物体に投影することができる（ステップＳ１１）。
【００７３】
このような動作によって、照明装置は、図２２に示すように、被照射物体１０のコーティング領域１０ａに投影するコーティング光の特性と、背面物体３０の背景光投影領域３０ａに投影する背景光の特性とを、異なる照射光特性を設定して、照射光投影部４から照射光Ｌを投影することができる。また、照明装置は、図２３に示すように、２台の照射光投影部４Ａ，４Ｂのうちの照射光投影部４Ｂによって、被照射物体１０のコーティング領域１０ｂ及び背面物体３０の背景光投影領域３０ｂに、異なる照射光特性を設定したコーティング光及び背景光を含む照射光ＬＢを投影することができる。
【００７４】
そして、照明装置は、２台の照射光投影部４Ａ，４Ｂによって同時に照射光ＬＡ及び照射光ＬＢを投影する。これによって、図２４に示すように、コーティング領域１０ａ及びコーティング領域１０ｂをコーティング光によってコーティングし、背景光投影領域３０ａ及び背景光投影領域３０ｂに背景光を投影することができる。
【００７５】
このように、照明装置によれば、照射光投影部４から投影されるコーティング光を被照射物体１０に投影し、照射光投影部４から投影される背景光を背面物体３０に投影する。これにより、照射光を有効に活用できる。また、被照射物体１０に投影するコーティング光と背面物体３０に投影する背面光とのそれぞれに異なる照射光特性（色や輝度）を設定する。ことによって、被照射物体１０のプロジェクタと背面物体用のプロジェクタといったように、被照射物体１０と背面物体３０で個別にプロジェクタを設ける必要が無い。従って、照射光投影部４の個数を減らすことができる。
【００７６】
また、この照明装置は、図２５に示すように、背面物体３０上において照射光投影部４Ａから投影した照射光ＬＡと、照射光投影部４Ｂから投影した照射光ＬＢとが重複する重複領域３０ｃを設けるように、照射光投影部４Ａ，４Ｂを配置しても良い。このような照明装置は、背面物体３０の表面を分割した投影領域を照射光投影部４Ａ，４Ｂごとに設定する。当該各照射光投影部４Ａ，４Ｂによって各分割領域を照射した時に、隣り合う分割領域の境界を含む領域にて、異なる照射光投影部４Ａ，４Ｂによって投影されている照射光が重複するように、複数の照射光投影部４Ａ，４Ｂは、配置される。
【００７７】
このように重複領域３０ｃを設けるための照射光投影部４Ａ，４Ｂの配置位置は、図１８を参照して説明した演算と同様の演算を行うことによって求められる。すなわち、空間を３次元座標：α[X、Y、Z]（世界座標）のうちで背面物体３０の表面の形状座標：β’[x(a)、y(a)、z(a)]及び照射光投影部４Ａ，４Ｂの投影領域の座標：γ[x(b)、y(b)、z(b)]を仮に設定し、双方の座標が一致する座標領域：δ’[x(c)、y(c)、z(c)]を抽出する。これにより、照射光投影部４Ａ，４Ｂから見た背面物体３０の表側の座標領域：ε’[x(d)、y(d)、z(d)]を求める。そして、この背面物体３０の表側の座標領域：ε’[x(d)、y(d)、z(d)]のうち、照射光投影部４Ａ，４Ｂと背面物体３０とを結ぶ直線上に被照射物体１０の表面の形状座標：β[x(a)、y(a)、z(a)]が存在する場合には、当該直線上における背面物体３０の表側の座標領域：ε’[x(d)、y(d)、z(d)]を削除する。
【００７８】
このような座標演算より、照明装置は、照射光投影部４Ａによって背面物体３０に投影する背景光投影領域３０ａと、照射光投影部４Ｂによって背面物体３０に投影する背景光投影領域３０ｂとが重複した重複領域３０ｃの座標：ζ’[x1(g)、y1(g)、z1(g)]を求める。重複領域３０ｃを設けるように、照射光投影部４Ａ，４Ｂの配置は決定される。
【００７９】
このような照明装置によれば、背面物体３０上において重複領域３０ｃが存在するように複数の照射光投影部４を配置する。これにより、各照射光投影部４によって投影される背景光の間に隙間ができることなく、複数の照射光Ｌによって連続して背面物体３０に光を投影できる。
【００８０】
更に、照明装置は、図２６に示すように、照射光投影部４Ａ，４Ｂのそれぞれから投影しているコーティング光によって重複領域１０ｃを形成し、且つ、照射光投影部４Ａ，４Ｂのそれぞれから投影している背景光によって重複領域３０ｃを形成するように照射光投影部４Ａ，４Ｂを配置しても良い。この場合、上述したような座標演算を行うことによって、重複領域１０ｃ及び重複領域３０ｃの双方を形成することができるように照射光投影部４Ａ，４Ｂの配置を決定することができる。
【００８１】
このような照明装置によれば、被照射物体１０及び背面物体３０の双方において重複領域１０ｃ，３０ｃが存在するように複数の照射光投影部４を配置する。これにより、各照射光投影部４によって投影される光の間に隙間ができることなく、複数の照射光Ｌによって連続して被照射物体１０及び背面物体３０に光を投影できる。
【００８２】
つぎに、本発明を適用した他の構成について、図２７〜図２９を参照して説明する。なお、上述した照明装置と同様の構成については、同一符号を付することによって、その詳細な説明を省略する。
【００８３】
この照明装置は、第２照射光信号補正部２１によって補正された照射光信号の輝度を補正する第１輝度補正部４１を備える点で、上述した実施形態とは異なる。この第１輝度補正部４１は、異なる照射光投影部４から照射されたコーティング光及び背面光が重複している重複領域１０ｃ，３０ｃ（図１７，図２５，図２６を参照）を算出し、当該重複領域１０ｃ，３０ｃの境界付近にて輝度が一様になるように各照射光投影部４から投影している照射光の輝度を補正するものである。
【００８４】
第１輝度補正部４１は、重複領域１０ｃ，３０ｃを特定する座標領域：ζ，ζ’[x1(g)、y1(g)、z1(g)]を保存しておく。実際に複数の照射光投影部４から被照射物体１０、背面物体３０に対して照射光を投影する場合には、当該照射光のそれぞれの照射光信号のうち、重複領域１０ｃ，３０ｃに相当する部分の照射光部分の輝度調整を行う。
【００８５】
このとき、第１輝度補正部４１は、例えば、重複領域１０ｃ，３０ｃに照射光を投影している照射光投影部４を特定し、各照射光投影部４と重複領域１０ｃ，３０ｃとの距離を算出する。この各照射光投影部４と重複領域１０ｃ，３０ｃとの距離が近いほど、当該重複領域１０ｃ，３０ｃにおける輝度が高いとする。そして、各照射光投影部４から単一の照射光が投影された時の輝度に対する複数の照射光投影部４の照射光が投影された重複領域１０ｃ，３０ｃの輝度の上昇率が高いほど、この輝度の上昇率に反比例して、各照射光投影部４の輝度を低減するように輝度を調整する。このとき、各照射光投影部４の輝度を演算式によって求めても良い。又は、図２９に示すように、重複領域１０ｃ，３０ｃ内の輝度分布を表す輝度マップ５０において中央部５０ａよりも終端部５０ｂの輝度を下げるように、各照射光投影部４に対応した照射光信号を変更しても良い。
【００８６】
このような照明装置は、その動作を図２８に示すように、ステップＳ２１の後に、ステップＳ２２にて第１照射光信号補正部２及び第２照射光信号補正部２１によって照射光信号の補正処理を行う。同時に、第１輝度補正部４１によって各パラメータに基づいて照射光信号の輝度補正処理を行う。このとき、第１輝度補正部４１は、被照射物体パラメータ、照射光投影パラメータ、背景物体パラメータに基づいて重複領域１０ｃ，３０ｃを算出しても良い。又は、第１輝度補正部４１は、予め設定されている照射光投影部４と被照射物体１０と背面物体３０との位置関係から求められている重複領域１０ｃ，３０ｃを読み出しても良い。そして、第１輝度補正部４１は、単一の照射光投影部４によって照射光を投影した時の重複領域１０ｃ，３０ｃの輝度に対して、複数の照射光投影部４によって照射光を投影した時の重複領域１０ｃ，３０ｃの輝度の上昇率に反比例するように照射光信号の輝度を補正する。
【００８７】
このように、照明装置によれば、被照射物体１０及び背面物体３０上においてコーティング光及び背景光の隙間ができないように重複領域１０ｃ，３０ｃを設けた場合であっても、当該重複領域１０ｃ，３０ｃが他の部分よりも高い輝度になることを回避するように輝度補正を行うことができる。これにより、被照射物体１０及び背面物体３０上における輝度ムラを抑制して、一様な輝度とすることができる。
【００８８】
つぎに、本発明を適用した他の構成について、図３０〜図３４を参照して説明する。なお、上述した照明装置と同様の構成については、同一符号を付することによって、その詳細な説明を省略する。
【００８９】
この照明装置は、図３０に示すように、影／光重複領域特定部６２、第２輝度補正部６１を備える点で、上述した照明装置とは異なる。影／光重複領域特定部６２は、照射光投影部４によって被照射物体１０に照射光を投影した場合に背面物体３０に発生する影領域を算出し、当該算出した影領域のうち、他の照射光投影部４から照射光が投影される照射領域と重複する影領域である影／光重複範囲を算出する。第２輝度補正部６１は、照射光の輝度を補正する。
【００９０】
この影／光重複領域特定部６２は、図３１に示すように、ステップＳ２１後に、ステップＳ４１において背面物体３０に形成される影領域を算出する。ステップＳ４２においては、影／光重複領域特定部６２によって、当該影領域に重複した他の照射光投影部４の照射光が投影される影／光重複領域を求める。
【００９１】
具体的には、影／光重複領域特定部６２は、図３２に示すように、照射光投影部４Ａの照射光投影画角（投影範囲）、位置及び姿勢と、被照射物体１０の形状、位置及び姿勢と、背面物体３０の形状、位置及び姿勢とから、照射光投影部４Ａが照射光を投影した時に背面物体３０上に発生する被照射物体１０の影領域３０ｄ＿Ａ（以下、影領域３０ｄとも呼ぶ。）を算出する。影／光重複領域特定部６２は、図３３に示すように、照射光投影部４Ｂの投影画角（投影範囲）、位置及び姿勢と、被照射物体１０の形状、位置及び姿勢と、背面物体３０の形状、位置及び姿勢とから、照射光投影部４Ｂの照射光が投影される照射領域を求める。影／光重複領域特定部６２は、当該照射領域と、影領域３０ｄ＿Ａとが重複する影／光重複領域３０ｅ＿Ａ（以下、影／光重複領域３０ｅとも呼ぶ。）を算出する。
【００９２】
影／光重複領域特定部６２は、このような演算を照射光投影部４ごとに行う。これにより、照射光投影部４Ａについて求めた影領域３０ｄ＿Ａ、影／光重複領域３０ｅ＿Ａと同様に、照射光投影部４Ｂについても、図３４に示すように、照射光投影部４Ｂが被照射物体１０に照射光ＬＢを投影した時に発生する背面物体３０上の影領域３０ｄ＿Ｂ、当該影領域３０ｄ＿Ｂ上において照射光投影部４Ａの照射光ＬＡが照射される影／光重複領域３０ｅ＿Ｂを求める。
【００９３】
このような影領域３０ｄを求める座標演算を、図３２を流用して説明する。
【００９４】
先ず、被照射物体１０、照射光投影部４、背面物体３０が含まれる空間を３次元座標：α[X、Y、Z]（世界座標）（不図示）によって指定する。なお、X、Y、Zは、３次元方向における各軸の座標である。
【００９５】
次に、例えば図２１に示したような背面物体３０の３次元形状データを作成し、背面物体３０の表面領域を３次元座標ηo：[x(h)、y(h)、z(h)]で表現する。３次元座標空間α内での位置、姿勢に対応して背面物体３０の表面の３次元座標：ηo [x(h)、y(h)、z(h)]を座標変換する。これにより、３次元座標空間α内の背面物体３０の表面の形状座標：η [x(h)、y(h)、z(h)]が算出される。
【００９６】
次に、照射光投影部４Ａの中心（光学中心）と、被照射物体１０上に照射光が投影される領域座標：ε1[x1(e)、y1(e)、z1(e)]を結ぶ直線式を算出し、背面物体３０の表面の形状座標：η [x(h)、y(h)、z(h)]から、その直線式に含まれる座標領域：ι [x(i)、y(i)、z(i)]を抽出する。この座標領域：ιは、照射光投影部４の投影領域において、被照射物体１０の存在によって背面物体３０への照射が遮断される影領域３０ｄを特定する。しかし、影領域３０ｄが発生する背面物体３０の表側と、影領域３０ｄが発生しない背面物体３０の裏側を含むため、裏側の座標を除去する必要がある。そこで、照射光投影部４の中心（光学中心）と、座標領域：ι[x(i)、y(i)、z(i)]を結ぶ直線式を算出し、同一の直線式が算出された場合は、照射光投影部４に一番近い座標のみを残し、それ以外の座標を除去する。これにより、影領域３０ｄが発生する表側の座標領域を背面物体３０に発生する影領域の座標：κ[x(j)、y(j)、z(j)]として抽出できる。このように求められた影領域３０ｄの座標：κ[x(j)、y(j)、z(j)]は、他の照射光投影部４について求められた照射領域と照合され、一致する部分が影／光重複領域３０ｅとして抽出される。
【００９７】
このように、照射光投影部４から投影された照射光の背景光において、他の照射光投影部４の照射光で発生する影領域３０ｄをカバーできる影／光重複領域３０ｅが特定できる。これによって、照明装置は、第２輝度補正部６１による輝度補正や、ステップＳ２３によって設定した照射光パラメータによって影／光重複領域３０ｅでの色や輝度を任意に設定して照射光を投影できる。
【００９８】
以上のように、照明装置によれば、複数の照射光投影部４を用いることによって、一方の照射光投影部４の照射光が被照射物体１０に投影される場合に発生する背面物体３０上の影領域３０ｄに対して、他方の照射光投影部４の照射光を投影することが可能となる。これによって、例えば、図３４に示すように、互いの影領域（３０ｄ＿Ａ、３０ｄ＿Ｂ）をカバーできる位置に照射光投影部４Ａ，４Ｂを配置することにより、被照射物体１０の背後の影領域（３０ｄ＿Ａ、３０ｄ＿Ｂ）を照射光によって消し去ることができる。
【００９９】
なお、多数の照射光投影部４を用いることで、被照射物体１０及び背面物体３０のどこにも影領域３０ｄの存在しない空間を構築することができる。また、照射光特性設定部２３によって、影／光重複領域３０ｅに投影される照射光の特性（色や輝度）を任意に設定できる。これにより、影領域３０ｄを消去させるだけでなく、影領域３０ｄを異なる色の照射光で投影したり、影領域３０ｄの輝度を増加又は減少させたりすることができる。
【０１００】
このように、影／光重複領域３０ｅの輝度等を調整できる第２輝度補正部６１は、図３６に示すように、照射光投影部４Ａ，４Ｂの双方が照射光ＬＡ、照射光ＬＢを投影する重複領域３０ｇに対して投影される照射光も、当該重複領域３０ｇの境界付近にて輝度が一様になるように、各照射光投影部４Ａ，４Ｂから投影している照射光の輝度を補正することが望ましい。
【０１０１】
図３５に示すように、照射光投影部４Ａ、被照射物体１０及び背面物体３０とが配置されている状況において、照射光投影部４Ａより背面物体３０に照射光を投影した場合、照射領域である背景光投影領域３０ａと、照射領域外領域３０ｆと、被照射物体１０によって照射できない影領域３０ｄとに、空間が分類できる。
【０１０２】
この場合、照明装置は、図３６に示すように、照射光投影部４Ａの背景光投影領域及び影領域３０ｄ＿Ｂから影／光重複領域３０ｅ＿Ｂを求めることができ、照射光投影部４Ｂの背景光投影領域及び影領域３０ｄ＿Ａから影／光重複領域３０ｅ＿Ａを求めて、背面物体３０上において照射光が重畳している重複領域３０ｇを求めることができる。そして、第２輝度補正部６１は、重複領域３０ｇに照射される照射光に相当する照射光信号に対し、輝度を補正する。これによって、重複領域３０ｇと隣接する影／光重複領域３０ｅにおいて一様な輝度とすることができる。これによって、背面物体３０上における輝度ムラを抑えて一様な輝度で背面物体３０上への投影を行うことができる。
【０１０３】
更に、上述した照明装置は、図３７に示すように、被照射物体１０と背面物体３０とが含まれる領域を算出し、当該領域と複数の照射光投影部４の重複投影領域３０ｈとを一致させるように複数の照射光投影部４を配置する。これにより、照射光投影部４から照射される照射光を重ね合わせても良い。すなわち、各照射光投影部４の投影画角によって確定される投影可能範囲が、重複投影領域３０ｈを含むように２つ以上の照射光投影部４Ａ，４Ｂを配置する。ここで、照射光投影部４Ａ，４Ｂが同じ重複投影領域３０ｈに照射光を投影するためには、照明装置によって、それぞれの照射光投影部４Ａ，４Ｂからみた背面物体３０に合わせて補正処理を行うことによってこそ実現できるものである。
【０１０４】
これによって、図３８に示すように、照射対象領域が照射光投影部４の投影可能範囲で覆われる状態で照射光投影部４を増やす。これにより、重複投影領域３０ｈの全体に対して輝度を増加させることができる。したがって、被照射物体１０及び背面物体３０を見た観察者からすれば、１個の照射光投影部４から出力したように複数の照射光で投影された被照射物体１０及び背面物体３０を観察させることができる。
【０１０５】
更に、この照明装置は、上述したように照射光を被照射物体１０及び背面物体３０に投影する場合には、観察者の視点位置を補正パラメータとした映像歪み補正処理を行うことが望ましい。この補正処理は、予め推奨される被照射物体１０の視点位置がある場合には、当該視点位置から被照射物体１０、背面物体３０のそれぞれを観察した時の映像歪みを補正するための補正テーブルを図示しないメモリに格納しておいて、参照する。そして、照明装置は、照射光信号が供給された場合に、補正テーブルに従って照射光信号のうち、コーティング光に相当する照射光信号、背景光に相当する照射光信号のそれぞれについて各画素を座標変換して、映像歪みがない映像とする。これにより、照明装置は、観察者の視点位置から被照射物体１０に投影された映像を視認した場合に当該映像が歪みなく観察させるために映像光を歪ませることができる。
【０１０６】
また、この照明装置は、観察者の視点位置を計測した値が入力される場合には、当該計測された値から視点位置パラメータを算出しても良い。これにより、照明装置は、視点位置の移動後も、視点位置から歪みなく観賞できるように被照射物体１０をコーティングするコーティング光を生成でき、背面物体３０へ歪み無く観賞できる背景光を生成できる。
【０１０７】
これによって、照射光ではなく、被照射物体１０、背面物体３０に映像を投影しても、歪み無く映像を視認させることができる。例えば、商品形状を模擬した被照射物体１０に対象の商品映像を表示し、背景物体に商品の説明映像などを表示して商品プレゼンを実施できる。また、家具や家電等の形を模擬した被照射物体１０に家具や家電等の映像を表示し、背面物体３０に室内空間映像を表示してバーチャルショウルームを実施できる。このように、映像を表示することで物体への単なる照明ではなく、バーチャルな空間演出や、デザインレビューなどが実現される。
【０１０８】
更に、照明装置は、複数の照射光投影部４によって、相互に視差が与えられた映像光を出射して、被照射物体１０、背面物体３０に立体映像を表示させることもできる。この場合、照明装置は、立体映像を表示させるための照射光信号を照射光投影部４に供給して、被照射物体１０，背面物体３０に投影される映像を立体として観察させる。この照明装置は、相互に視差が与えられた右眼用の照射光信号と左眼用の照射光信号とを照射光信号入力部１によって生成し、それぞれの照射光信号に対して、補正処理を施す。
【０１０９】
この場合、照明装置は、観察者に右眼と左眼とで透過する映像光の偏光方向が異なる偏光メガネを装着させて、偏光方式又は時分割方式で照射光投影部４から相互に視差が与えられ且つ偏光方向が異なる複数種の照射光を出射する。偏光方式で被照射物体１０，背面物体３０に立体映像を表示する場合、被照射物体１０，背面物体３０の表面材料として映像光の偏光方向を保持する素材（シルバー塗装）のものを使用し、照射光投影部４の２個の光出射口から偏光方向が異なる右眼用照射光と左眼用照射光を出射させる。また、時分割方式で被照射物体１０，背面物体３０に立体映像を表示する場合、１個の光出射口から右眼用照射光と左眼用照射光とを時分割で交互に出射し、右眼用照射光と左眼用照射光との出射タイミングと液晶シャッタメガネの右眼及び左眼シャッタの切り替えタイミングとの同期を取る。
【０１１０】
これにより、この照明装置によれば、被照射物体１０，背面物体３０上の立体映像を歪み無く観察者に観察させることができる。
【０１１１】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明を適用した照明装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した照明装置によって任意形状の被照射物体をコーティングした様子を示す図である。
【図３】照射光投影範囲の全体に光を照射した様子を示す図である。
【図４】被照射物体の形状データを示す図である。
【図５】本発明を適用した照明システムにおいて、平板状の被照射物体に対するユーザの視点位置、視野角及び距離を示す図である。
【図６】本発明を適用した照明システムにおいて、ユーザから平板状の被照射物体を見たときにユーザが視認する映像について説明する図である。
【図７】本発明を適用した照明システムにおいて、平板状の被照射物体に対する照射光投影部の投影位置、投影画角及び距離を示す図である。
【図８】本発明を適用した照明システムにおいて、照射光投影部から平板状の被照射物体に光投影する様子を説明する図である。
【図９】本発明を適用した照明システムにおいて、ユーザからドーム型の被照射物体を見たときにユーザが視認する映像について説明する図である。
【図１０】本発明を適用した照明システムにおいて、照射光投影部からドーム型の被照射物体に光投影する様子を説明する図である。
【図１１】本発明を適用した照明装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明を適用した照明装置によって照射光を補正せずに投影した様子を示す上面図である。
【図１３】本発明を適用した照明装置によって照射光を補正して投影した様子を示す上面図である。
【図１４】本発明を適用した照明装置によって他の照射光投影部から補正した照射光を投影した様子を示す上面図である。
【図１５】本発明を適用した照明装置によって複数の照射光投影部から補正した照射光を投影した様子を示す上面図である。
【図１６】他の被照射物体の形状データを示す図である。
【図１７】本発明を適用した照明装置において、複数の照射光投影部によって重複領域を形成した様子を示す上面図である。
【図１８】本発明を適用した照明装置における座標演算について説明する上面図である。
【図１９】本発明を適用した他の照明装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明を適用した他の照明装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図２１】背面物体の形状データを示す図である。
【図２２】本発明を適用した他の照明装置において、単一の照射光投影部によって被照射物体及び背面物体に照射光を投影する様子を示す上面図である。
【図２３】本発明を適用した他の照明装置において、他の照射光投影部によって被照射物体及び背面物体に照射光を投影する様子を示す上面図である。
【図２４】本発明を適用した他の照明装置において、複数の照射光投影部によって被照射物体及び背面物体に照射光を投影する様子を示す上面図である。
【図２５】本発明を適用した他の照明装置において、背面物体上に重複領域を設けるように複数の照射光投影部することを説明する上面図である。
【図２６】本発明を適用した他の照明装置において、被照射物体及び背面物体上に背面物体を設けるように複数の照射光投影部することを説明する上面図である。
【図２７】本発明を適用した他の照明装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図２８】本発明を適用した他の照明装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図２９】本発明を適用した他の照明装置において輝度を補正する輝度テーブルについて説明する図である。
【図３０】本発明を適用した他の照明装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３１】本発明を適用した他の照明装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図３２】本発明を適用した他の照明装置において、単一の照射光投影部によって被照射物体及び背面物体に照射光を投影した様子を示す上面図である。
【図３３】本発明を適用した他の照明装置において、他の照射光投影部によって被照射物体及び背面物体に照射光を投影した様子を示す上面図である。
【図３４】本発明を適用した他の照明装置において、複数の照射光投影部によって被照射物体及び背面物体に照射光を投影した様子を示す上面図である。
【図３５】本発明を適用した他の照明装置において、単一の照射光投影部によって被照射物体及び背面物体に照射光を投影した様子を示す上面図である。
【図３６】本発明を適用した他の照明装置において、複数の照射光投影部によって被照射物体及び背面物体に照射光を投影した様子を示す上面図である。
【図３７】本発明を適用した他の照明装置において、同一の重複投影領域に向けて複数の照射光投影部によって照射光を投影した様子を示す上面図である。
【図３８】本発明を適用した他の照明装置において、同一の重複投影領域に向けて更に多数の照射光投影部によって照射光を投影した様子を示す上面図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  照射光信号入力部
２  第１照射光信号補正部
３  照射光生成部
４Ａ，４Ｂ  照射光投影部
５  被照射物体パラメータ入力部
６  照射光投影パラメータ入力部
１０  被照射物体
１０ａ，１０ｂ  コーティング領域
１０ｃ，３０ｃ  重複領域
２１  第２照射光信号補正部
２２  背面物体パラメータ入力部
２３  照射光特性設定部
３０  背面物体
３０ａ，３０ｂ  背景光投影領域
３０ｃ  重複領域
３０ｄ  影領域
３０ｅ  影／光重複領域
３０ｆ  照射領域外領域
３０ｇ  重複領域
３０ｈ  重複投影領域
４１  第１輝度補正部
５０  輝度マップ
５０ａ  中央部
５０ｂ  終端部
６１  第２輝度補正部
１００  形状データ
１００ａ  上面形状データ
１００ｂ  正面形状データ
１００ｃ  側面形状データ
１００ｄ  任意角度形状データ
【要約】
【課題】任意形状の被照射物体を高い精度で複数の照射光によってコーティングする。
【解決手段】複数の照射光投影部４Ａ，４Ｂのそれぞれから被照射物体１０に向けて投影する照射光ＬＡ、照射光ＬＢを、照射光投影部４Ａ，４Ｂのそれぞれから見た被照射物体１０の輪郭にあわせるように補正する。これによって、照射光ＬＡ、照射光ＬＡよりも狭い範囲の照射光ＬＡ’照射光ＬＢ’によって、被照射物体１０の表面をコーティングする。
【選択図】図１０【図１】
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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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【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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図２】
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【図３】
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