東工大ら，明環境でプロジェクションマッピング実現

東京工業大学と東京理科大学は，周囲環境の明るさと高いコントラストの投影を両立するプロジェクションマッピングを提案した（ニュースリリース）。

これまでのプロジェクションマッピングは，環境を明るくする照明を併用することが難しかった。これは，環境を明るくする照明の光が投影対象にも照射されることで，マッピングのための投影像のコントラストが低下するため。照明を使うことができないため，プロジェクタで投影される対象だけが明るく，周囲は暗い環境となる点が問題となっていた。

研究グループは，通常のプロジェクションマッピングと光線制御可能な照明を組み合わせる手法を提案した。通常の照明は，環境全体の明るさを調整する自由度しかないが，この照明はさまざまな方向に飛ぶ多数の光線を1本ずつ独立に調光することができる。

この手法では，この照明を用いて，プロジェクションマッピングの対象に届く光線をその形に合わせて正確に消灯する。さらに，それ以外の光線を点灯させることで，投影対象だけに照明が当たらず，周囲の環境は自然で明るい状態を再現することができる。

この構成下で，投影対象に通常のプロジェクションマッピングを適用すれば，明るい自然な環境を作り出しつつ，高いコントラストでマッピングによる外観操作を実現することができる。また，マッピング対象以外の周囲の環境を照らす光は，光線分布を制御することで，プロジェクションマッピングの自在な外観操作に整合するように，さまざまな照明を再現する自由度を備えている。 

特に，このような照明において制御可能な光線の密度を上げるために，レンズアレイとミラーアレイを統合する照明光学系を提案した。これは，レンズアレイによって生成された光線分布の密度を，万華鏡のような合わせ鏡による複数回反射によって，さらに高める手法となっている。

これによって，さまざまな姿勢や形の対象に対して，その表面に届く光だけを正確にカットすることができる。また，投影対象の表面全体ではなく，その一部だけに照明の光を当てない応用も可能。

さらに，光線制御可能な照明は，拡散光の照明から点光源の照明などさまざまな再現が可能になることを示した。これによって，プロジェクションマッピングによる仮想の外観変化と整合する形で，周囲の環境の照明も自由に変えることができる。

研究グループは，今後は，光線制御を高速化する手法を開発することで，対象が運動する場合にも明るいプロジェクションマッピングを実現する予定だとしている。