JP2007121600A - 画像情報表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハーフミラーを用いたヘッドマウントディスプレイは眼前数十ｃｍの位置に虚像を生成するものなので画像と背景を同時に見ることができないため疲労が蓄積し、またヘッドマウントディスプレイを装着していない者は画像を見ることができないという課題を解決する。
【解決手段】 画像情報を生成する端末と、この画像情報を既存の構築物に投影する投影器を作業者が装着する。背景である構築物に画像を投影するので、無理なく画像と背景を同時に見ることができる。また、投影器を装着していない作業者も画像を見ることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は小型投影器を用いた身体に装着する画像情報表示装置に関し、特に工業プラントの監視員が用いて好適な画像情報表示装置に関するものである。

図４に現場で各種設備の保守作業を行うときに用いる携帯型監視装置の概念図を示す。保守作業では各種データを参照するために表示装置を使用することがあるが、両手で作業を行わなければならないことが多いので、手持ちの表示装置は使い難い。

図４において、１１は小型パソコンであり、図面などのデータが格納され、このデータを表示する画像情報を出力する。１２はヘッドマウントディスプレイであり、監視員１３の片目を覆うように装着される。ヘッドマウントディスプレイ１２と小型パソコン１１は映像ケーブル１４で接続されており、小型パソコン１１が出力する画像情報をヘッドマウントディスプレイ１２に映し出すことができる。

ヘッドマウントディスプレイ１２は映像ケーブル１４を介して送られてきた画像を表示する小型液晶ディスプレイを内蔵し、この小型液晶ディスプレイの映像を光学装置によって眼前のハーフミラーに投影するものである。光学装置内で光を何度か反射させることにより、眼前より数十ｃｍの位置に十数インチの映像を虚像として認識させることができる。１５はこの虚像を表している。

また、ハーフミラーを用いているので、小型パソコンの表示画像と実際の風景（背景）を同時に見ることができる。監視員１３はヘッドマウントディスプレイ１２を装着したままで設備の状況を確認し、また同時に小型パソコン１１に格納されたデータを参照することができる。

特許文献１には、監視員端末と熟練者・編集者端末、設計者端末および中央制御装置をネットワークで接続することにより、監視員が現場で効率よく作業手順や関連図書を確認する事ができる保守作業支援システムが記載されている。

この保守作業支援システムは、監視員端末が中央制御装置と通信して作業情報を受信し、この作業情報を監視員端末に表示する。また、監視員端末から受信した作業記録を編集者端末に送付して作業手順を編集し、熟練者、設計者が監視員に指示を出せるようになっている。

図５に監視員の装備品を示す。監視員はヘッドマウントディスプレイ２１、ヘッドホン２２、マイク２３、カメラ２４、無線通信機２５および入力装置２６を装備する。これによって現場の状況を設計者、熟練者等に伝えることができ、また必要な関連図書を参照することができる。
特開２００４−１０２７２７号公報

しかし、このような携帯型監視装置や保守作業支援システムで用いられるヘッドマウントディスプレイには次のような課題があった。前述したように、ヘッドマウントディスプレイはハーフミラーに画像を投影することにより小型パソコン等の表示画像と実際の背景を同時に見ることができるものである。しかし、表示画像は眼前数十ｃｍの距離にあるように表示されるので、背景が１ｍ以上後ろにあるときは、背景は遠距離視、表示画像は近距離視になるので同時に見ることが難しく、かつ遠距離視と近距離視を頻繁に切り替えなければならないため、長時間使用すると疲労が蓄積するという課題があった。

この課題を解決するために、光学系を改良して虚像の位置を遠くにすることも試みられているが、光学レンズ系が複雑になり、コストアップの要因になるという課題もあった。

また、ヘッドマウントディスプレイは装着する人しか見ることができないため、複数の監視員に同時に情報を提供するためには、各自がヘッドマウントディスプレイを装着しなければならないという課題もあった。

従って本発明の目的は、特別な光学装置を使用することなく、複数人が同時に画像を見ることができ、かつ疲労を蓄積させることがない画像情報表示装置を提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
画像情報を生成する携帯型の端末と、
前記端末が生成した画像情報を任意の物体に投射する投影器と、
を具備したものである。疲労が少なく、かつ装着者以外の者も画像を見ることが出来る。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記端末と前記投影器が一体化されていることを特徴としたものである。小型化できる。

請求項３記載の発明は、請求項１若しくは請求項２記載の発明において、
前記投影器が出力する画像を投影する携帯型スクリーンを具備したものである。周囲に投影する物体がなくても使用できる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、
前記携帯型スクリーンは、入射した光の一部を透過させる半透明材料で作られていることを特徴としたものである。画像と背景を同時に見ることが出来る。

請求項５記載の発明は、請求項１若しくは請求項４いずれかに記載の発明において、
前記投影器は、画像を投影するスクリーン上に配置されたマーカを検出するマーカ検出部を有し、この検出したマーカの情報に基づいて投影方法を変化させるようにしたものである。装着者が調整しなくても、常に見易い画像を表示できる。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、
前記マーカ検出部を入力装置として用いたことを特徴としたものである。入力装置が不要になる。

請求項７記載の発明は、請求項１若しくは請求項６いずれかに記載の発明において、
前記端末はＧＰＳ受信器を内蔵し、このＧＰＳ受信器で受信した位置を外部に送信するようにしたものである。装着者の現在位置に対応したデータを提供することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１若しくは請求項７いずれかに記載の発明において、
前記端末はＩＣタグリーダを内蔵し、構築物に貼付されたＩＣタグに格納されたデータを外部に送信するようにしたものである。装着者の現在位置がわかるので、装着者の現在位置に対応したデータを提供することができる。

請求項９記載の発明は、請求項１若しくは請求項８記載の発明において、
防水および／または防爆機能を具備したものである。危険地帯等でも使用できる。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２、３、４、５、６、７、８および９の発明によれば、画像情報を生成する端末と、この画像情報を既存の建物等に投影する投影器を作業者が装着するようにした。

画像を建物等に投影するので、画像と背景を同時に見ることができ、かつ疲労が蓄積しないという効果がある。また、投影器を装着していない作業者も画像を見ることができるという効果もある。

また、構成が簡単なので小型化が可能になるために、作業者が無理なく装着できるという効果もある。さらに、ＧＰＳ受信器やＩＣタグリーダを具備することにより、作業者の現在位置に応じたデータを提供することができるという効果もある。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る画像情報表示装置の一実施例を示す構成図である。図１において、３１は携帯型の端末であり、図４の小型パソコン１１と同様の機能を有し、画像情報を生成する。端末３１は無線通信等の通信部を内蔵し、図示しない中央制御装置等から画像情報を取得する。あるいは、使用しそうな画像情報を予め格納しておくようにしてもよい。

３３は小型の投影器（プロジェクタ）であり、端末３１が生成した画像情報を物体に投影して表示する。３２は光ファイバ等の画像伝送ケーブルであり、端末３１と投影器３３を接続する。３４は投影スクリーンである。投影器３３はこの投影スクリーン３４に画像情報を投影する。３５は投影された画像情報である。投影スクリーン３４は特別なものではなく、既存の壁や平らな建造物を利用する。なお、インターフェイス３２は有線ケーブルでなく、無線を用いてもよい。また、端末３１と投影器３３を一体型とすることもできる。

図２に監視員がこの画像情報表示装置を装着した状態を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図２において、４０は監視員であり、端末３１を肩にかけ、投影器３３を頭部に装着している。また、投影スクリーン３４には既存のタンク様の構造物を用いている。

監視員４０は投影された画像全体が投影スクリーン３４に投影されるように、頭部の傾きを調整する。画像情報は背景である建造物自体に表示されるので、画像情報３５と背景を無理なく同時に見ることができる。さらに、監視員４０だけでなく、投影器３３を装着していない監視員も同じ画像情報を同時に見ることができる。

５０は監視員４０が携帯する携帯型スクリーンであり、この携帯型スクリーン５０に画像情報を投影することもできる。この場合、監視員４０は４１のように頭部を傾けて携帯型スクリーン５０に画像情報が投影されるようにする。５１は投影された画像情報である。なお、投影スクリーン５０を半透明の材料で作製することにより、画像情報と背景を同時に見ることができる。この場合も複数の人間が同時に画像情報を見ることができる。

５２は携帯型スクリーン５０の四隅に設けられたマーカである。投影器３３はこのマーカ５２を認識できるセンサを具備し、また投影方向を上下左右に可変することができるようになっている。投影器３３は、マーカ５２が四隅に来るように投影方向を自動的に調整する。そのため、監視員４０が投影器３３や携帯型スクリーン５０の位置を調整しなくても、常に画像情報を携帯型スクリーン５０に表示することができる。

また、マーカ５２を認識することにより、端末３１は投影器３３と携帯型スクリーンとの位置関係を把握することができるので、投影画像の大きさ、歪み、ブレなどを自動的に補正することもできる。

なお、マーカ５２は携帯型スクリーン５２だけでなく、固定された投影スクリーン３４に設けてもよい。このようにすることにより、監視員の位置に関わらず、最適な画像を投影スクリーン３４に表示することができる。

また、このマーカを認識するセンサを入力装置として用いることも出来る、すなわち、マーカ５２の種類や位置を変えて異なるデータを表すようにし、この種類や位置をセンサで認識するようにしてもよい。

図２では投影器３３を監視員の頭部に装着するようにしたが、腰など他の部分に装着するようにしてもよい。頭部に装着する場合は、ヘアバンド等で固定する、投影器３３を眼鏡状にする、ヘルメットに内蔵する等することができる。腰に装着するときは、腰ベルト等で固定する。

図３に端末の他の構成を示す。図３において、６０は携帯型の端末であり、端末３１と同様に画像情報を生成する。６１は端末６０に内蔵されているＧＰＳ(Global Positioning System)
受信器である。ＧＰＳ受信器６１は人工衛星からの電波を受信し、位置を特定することができる。ＧＰＳ受信器６１で監視員の位置や方位を特定し、その情報をリアルタイムで図示しない中央制御装置に送信する。中央制御装置は監視員の位置に対応した情報を自動的にリアルタイムで端末６０に転送する。

例えば、監視員がタンクに近づいたときに、中央制御装置はそのタンクの水位や温度などの情報を端末６０に送信する。端末６０はこの情報を画像情報に変換する。監視員はこの画像情報をタンクに投影する。このようにすることにより、より直感的にタンクの状況を把握することができる。

６２は端末６０に内蔵されているＩＣタグリーダであり、構造物に貼付されたＩＣタグに格納された情報を読みとる。端末６０はこのＩＣタグ情報を中央制御装置に送信する。中央制御装置は、ＩＣタグが設置されている構造物の情報を端末６０に送信する。このようにすることにより、屋内などＧＰＳ受信器６１が使用できない場所でも、自動的に情報を入手することができる。なお、ＧＰＳ受信器６１とＩＣタグリーダ６２は、必ずしも両方内蔵する必要はない。どちらか一方のみ内蔵するようにしてもよい。

なお、端末３１および投影器３３を密閉容器内に格納することにより、工業プラントで用いる現場型携帯情報端末に要求される防水／防爆性能を満たすこともできる。また、これらの実施例では工業プラントを監視する監視員が携帯することを前提として説明したが、監視員以外の現場で作業を行う作業者が用いてもよい。

本発明の一実施例を示す構成図である。 本発明の一実施例の使用方法を説明するための図である。 本発明の他の実施例を示す構成図である。 従来の携帯型監視装置の構成図である。 従来の保守作業支援システムを説明した図である。

符号の説明

３１、６０ 端末
３２ 映像伝送ケーブル
３３ 投影器
３４ 投影スクリーン
４０ 監視員
５０ 携帯型スクリーン
５２ マーカ
６１ ＧＰＳ受信器
６２ ＩＣタグリーダ

Claims (9)

1. 画像情報を生成する携帯型の端末と、
   前記端末が生成した画像情報を任意の物体に投射する投影器と、
   を具備したことを特徴とする画像情報表示装置。
2. 前記端末と前記投影器が一体化されていることを特徴とする請求項１記載の画像情報表示装置。
3. 前記投影器が出力する画像を投影する携帯型スクリーンを具備したことを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の画像情報表示装置。
4. 前記携帯型スクリーンは、入射した光の一部を透過させる半透明材料で作られていることを特徴とする請求項３記載の画像情報表示装置。
5. 前記投影器は、画像を投影するスクリーン上に配置されたマーカを検出するマーカ検出部を有し、この検出したマーカの情報に基づいて投影方法を変化させるようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項４いずれかに記載の画像情報表示装置。
6. 前記マーカ検出部を入力装置として用いたことを特徴とする請求項５記載の画像情報表示装置。
7. 前記端末はＧＰＳ受信器を内蔵し、このＧＰＳ受信器で受信した位置を外部に送信するようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項６いずれかに記載の画像情報表示装置。
8. 前記端末はＩＣタグリーダを内蔵し、構築物に貼付されたＩＣタグに格納されたデータを外部に送信するようにしたことを特徴とする請求項１若しくは請求項７いずれかに記載の画像情報表示装置。
9. 防水および／または防爆機能を具備したことを特徴とする請求項１若しくは請求項８記載の画像情報表示装置。

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