JP7023022B1 - 首掛け型装置及び遠隔作業支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】遠隔作業支援システムに利用可能な小型の作業者用端末を提供する。【解決手段】ユーザの首元に装着される首掛け型装置１００であって、首元を挟んだ位置に配置可能な第１腕部１０及び第２腕部２０と、少なくとも第１腕部１０又は第２腕部２０に設けられユーザの正面側を撮影可能な撮像部４１，５１と、少なくとも第１腕部又は第２腕部に設けられ撮像部４１，５１の撮影範囲内に光を照射可能な投光部４２，５２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、首掛け型装置や、それを利用した遠隔作業支援システムに関する。

従来から、カメラ及びレーザポインタ等を有する作業者端末と、この端末とインターネットを通じて接続された支援者端末とを備える遠隔作業支援システムが知られている（特許文献１）。このシステムでは、作業者端末が、カメラによって撮影した画像を支援者端末に送信すると、支援者端末にその画像が表示される。また、オペレーター等の支援者が、例えばその画像を見ながら支援者端末にマウスポインタ等で画像内の一部を指定すると、その指定情報がインターネットを通じて作業者端末に送信される。そして、作業者端末は、この指定情報に基づいて、レーザポインタの照射方向や角度を制御する。これにより、支援者が作業の現場から遠隔地にいる場合であっても、この現場の作業者に対して作業者端末が備えるレーザポインタ等を介して支援情報を伝達できる。

また、上記のような遠隔作業支援システムにおいて、作業者端末を小型化して、作業者が装着可能な装置（ウェアラブルデバイス）とすることも提案されている（特許文献２）。

特開２０００－１２５０２４号公報 特開２００４－２１９８４７号公報

ところで、特許文献２に開示された小型携帯端末は、ユーザの肩部に装着して使用するものであるが、ユーザの頭部の半分程度のサイズであり、まだ小型化の余地がある。特に、この小型携帯端末は、レーザ光源とカメラとが一体にして固定されたものである。このため、この端末では、カメラの画角範囲内にレーザ光源からレーザ光を照射できるように構成するために、比較的大型の回転台を用いてレーザ光の照射方向を制御することとしており、このことが端末の小型化の障害となっている。また、回転台が大型化すると、それに電力を供給するバッテリーも大型のものを搭載する必要が生じるため、このことも端末の小型化の障害の要因の一つとなる。

そこで、本発明は、遠隔作業支援システムに利用可能な作業者用の端末をより小型化することを主な目的とする。

本発明の第１の側面は、ユーザの首元に装着される首掛け型装置に関する。首掛け型装置は、首元を挟んだ位置に配置可能な第１腕部及び第２腕部を持つ。第１腕部と第２腕部のどちらか一方又は両方には、ユーザの正面側を撮影可能な撮像部（カメラ等）が設けられる。また、第１腕部と第２腕部のどちらか一方又は両方には、撮像部の撮影範囲内に光を照射可能な投光部（レーザ光源、プロジェクタ等）が設けられる。本発明に係る首掛け型装置は、投光部から照射される光を利用して特定箇所の指示（ポインティング）を行うこともできるし、またこの光によって図形、文字、数字、記号、又は画像を含むメッセージ情報を物体上に投影することも可能である。このように、首掛け型装置の腕部に撮像部と投光部を設けることで、遠隔作業支援システムに利用可能な作業者用の端末をより小型化することができる。その結果、作業者用端末の携行性を向上させることができる。

本発明に係る首掛け型装置において、撮像部は、第１腕部と第２腕部の少なくとも一方に設けられ、投光部は、第１腕部と第２腕部の少なくとも他方に設けられていることが好ましい。このように、撮像部と投光部を別々の腕部に設けることで、端末をさらに小型化できる。具体的に説明すると、例えば第１腕部に撮像部を設け、第２腕部に投光部を設けた場合、撮像部と投光部の間に一定距離があり、また両者の光軸に一定の角度差をつけることができる。このため、撮像部の撮影範囲に対して投光部から光を照射するにあたり、投光部の光の照射方向を制御する駆動部（アクチュエータ等）の駆動量を小さくできる。駆動量が小さくなれば駆動部の構成自体も小型化できる。さらに、駆動部が小型化できれば、それに電力を供給するためのバッテリーも小型化できる。その結果、装置全体をコンパクトにすることが可能となる。なお、撮像部を第１腕部と第２腕部のどちらか一方に設けて、投光部を第１腕部と第２腕部の両方に設けることも可能である。また、撮像部を第１腕部と第２腕部の両方に設けて、投光部を第１腕部と第２腕部のどちらか一方に設けることも可能である。

本発明に係る首掛け型装置において、撮像部と投光部は、それぞれ第１腕部と第２腕部の両方に設けられていることが好ましい。このように、撮像部を両方の腕部に設けることで、ユーザの正面側を２つの撮像部によって広く撮影できる。特に水平方向の撮影範囲（水平画角）が広がる。同様に、撮像部を両方の腕部に設けることで、その投光部からの光を広い範囲に照射できる。また、投光部を２か所以上に設置することで、例えば一方の投光部からの光で特定箇所の指示を行いつつ、他方の投光部によって文字情報や図形情報等を出力することができるため、ユーザに与える情報量を格段に向上させることができる。また、１つの投光部によって、特定箇所の指示点（ポインティング）と文字情報等の表示を同時に行おうとすると、この投光部から広い範囲に亘って光を照射する必要があることから、例えば指示点の照度が低下する懸念がある。この点、２以上の投光部によって、特定箇所の指示点と文字情報等の表示を別々に行うことで、指示点の照度を強く維持すると同時に、文字情報等を効果的に表示できるようになる。

本発明に係る首掛け型装置において、第１腕部の投光部は、第２腕部の撮像部の撮影範囲内に光を照射可能に構成されていることが好ましい。また、第２腕部の投光部は、第１腕部の撮像部の撮影範囲内に光を照射可能に構成されていることが好ましい。このように、第１腕部の投光部から第２の撮像部の撮影範囲内に光を照射し、第２腕部の投光部から第１の撮像部の撮影範囲内に光を照射するように、各投光部と各撮像部を配置することで、前述したように投光部の照射方向を制御する駆動部の構成を小型化できる。

本発明に係る首掛け型装置では、平面視において、第１腕部及び第２腕部の撮像部の撮影方向が外向きに傾き、かつ、第１腕部及び第２腕部の投光部の投光方向が内向きに傾くように構成されていることが好ましい。なお、「外向き」とは、第１腕部の撮像部の撮影方向が第２腕部が存在する方向とは反対の方向を向いており、同様に第２腕部の撮像部の撮影方向が第１腕部が存在する方向とは反対の方向を向いていることを意味する。また、「内向き」とは、第１腕部の投光部の投光方向が第２腕部が存在する方向を向いており、同様に第２腕部の投光部の投光方向が第１腕部が存在する方向を向いていることを意味する。このように、各腕部の撮像部の撮影方向を外向きとすることにより、２つの撮像部によって撮影された画像を統合したときに、この統合画像の水平方向の画角を広くすることができる。また、各腕部の投光部の投光方向を内向きとすることにより、一方の腕部の投光部によって他方の腕部の撮像部の撮影範囲内に光を照射しやすくなる。さらに、撮像部による撮影方向と投光部による投光方向を反対向きとすることで、同じ腕部に配置された投光部からの光が撮像部に入射しにくくなる。これにより、撮像部によって取得した画像に、いわゆる白飛びといった現象が発生しにくくなる。

本発明に係る首掛け型装置は、さらに、投光部を制御する制御部と、第１腕部又は第２腕部に設けられた一又は複数の集音部を備えることとしてもよい。この場合、制御部は、集音部によって取得された音に関する情報に基づいて、その音が発せられた方向を光によって指し示すように投光部を制御することができる。これにより、ユーザは、音が発生した方向を視覚によって理解できるようになる。

本発明の第２の側面は、前述した第１の側面に係る首掛け型装置を利用した遠隔作業支援システムに関する。本発明に係る遠隔作業支援システムは、ユーザの首周りに装着される首掛け型装置と、支援者により操作される支援者装置とが、情報通信回線を介して相互に接続されることによって構成されている。首掛け型装置は、ユーザの首元を挟んだ位置に配置可能な第１腕部及び第２腕部と、少なくとも第１腕部又は第２腕部に設けられユーザの正面側を撮影可能な撮像部と、少なくとも第１腕部又は第２腕部に設けられ撮像部の撮影範囲内に光を照射可能な投光部と、投光部を制御する制御部とを備える。支援者装置は、首掛け型装置の撮像部によって取得された撮影画像を表示可能な表示部と、表示部の表示画面上における座標の指定を入力可能な操作部とを備える。支援者装置は、表示画面に表示された撮影画像内の座標が操作部により指定された場合に、撮影画像内の座標情報を作業者端末に送信する。首掛け型装置の制御部は、この座標情報に基づいて投光部から発せられる光の照射方向を制御する。これにより、支援者端末から首掛け型装置（作業者端末）に対して、遠隔地から支援情報を送信できる。

本発明によれば、遠隔作業支援システムに利用可能な作業者用の端末をより小型化することができる。

図１は、首掛け型装置の一例を示した斜視図である。 図２は、首掛け型装置の装着状態を示した平面図であり、各撮像部の撮影範囲と各投光部の投光可能範囲を模式的に表している。 図３は、首掛け型装置の機能構成を示したブロック図である。 図４は、遠隔作業支援システムの一例を示している。 図５は、遠隔作業支援システムに含まれる作業者端末と支援者端末の処理の一例を示したフロー図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は、以下に説明する形態に限定されるものではなく、以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜変更したものも含む。

図１は、本発明に係る首掛け型装置１００の一実施形態を示している。また、図２は、装着者が首掛け型装置１００を装着した状態を模式的に表している。また、図３は、首掛け型装置１００の構成要素を示したブロック図である。図１に示されるように、首掛け型装置１００を構成する筐体は、左腕部１０、右腕部２０、及び本体部３０を備える。左腕部１０と右腕部２０は、それぞれ本体部３０の左端と右端から前方に向かって延出しており、首掛け型装置１００は、平面視したときに装置全体として略Ｕ字をなす構造となっている。首掛け型装置１００を装着する際には、図２に示されるように、本体部３０を装着者の首裏に接触させ、左腕部１０と右腕部２０を装着者の首横から胸部側に向かって垂らすようにして、装置全体を首元に引っ掛ければよい。首掛け型装置１００の筐体内には、図３に示されるように各種の電子部品が格納されている。

本実施形態において、左腕部１０及び右腕部２０には、それぞれ撮像部（カメラ）４１，５１が設けられている。具体的には、左腕部１０の先端部に第１撮像部４１が設けられ、右腕部２０の先端部に第２撮像部５１が設けられており、これらの撮像部４１，５１によって装着者の正面側の静止画像や動画像を撮影することができる。各撮像部４１，５１によって取得された画像は、本体部３０内の制御部６０に伝達され、所定の加工が行われた後、画像データとして記憶される。第１撮像部４１と第２撮像部５１の撮影範囲は部分的に重複している。このため、制御部６０は、第１撮像部４１の撮影画像と第２撮像部５１の撮影画像を取得した後、これら２枚の撮影画像を統合して一枚の画像に加工する処理を行うことができる。

また、左腕部１０及び右腕部２０には、それぞれ投光部４２，５２がさらに設けられている。具体的には、左腕部１０の先端部に第１投光部４２が設けられ、右腕部２０の先端部に第２投光部５２が設けられている。各投光部４２，５２は、撮像部４１，５１の撮影範囲内に光を照射できるように構成されている。投光部４２，５２の例は、公知のレーザ光源やプロジェクタである。例えば、投光部４２，５２は、レーザ光源から出射されたレーザ光により、装着者の正面側の特定箇所を指示できる。また、レーザ光源から出射されるレーザ光を走査（例えばリサージュ走査）することにより、このレーザ光によって文字や図形を表現することもできる。また、投光部４２，５２としては、公知のマイクロプロジェクタを採用し、装着者の正面側に向けて映像光を投影することとしてもよい。また、各投光部４２，５２は、筐体内部に設けられた駆動部（アクチュエータ）４３，５３（図３参照）により、それぞれ独立して光の照射方向を変えることができるように構成されている。

図２は、各撮像部４１，５１と各投光部４２，５２の各腕部１０，２０上の配置関係や、各撮像部４１，５１の撮影範囲と各投光部４２，５２の投光可能範囲の関係性を示している。なお、図２では、便宜的に、各撮像部４１，５１の撮影範囲を扇状の破線で示しているが、実際には各撮像部４１，５１の撮影範囲は、扇状の弧の先にも広がっていることは当然である。また、図２では、各投光部４２，５２の投光可能範囲を一点鎖線で示している。投光可能範囲とは、前述した駆動部４３，５３によって各投光部４２，５２の光（レーザ光等）の照射方向を変動させることによって、各投光部４２，５２から光を照射することのできる最大限の範囲を意味する。また、図２においては、第１撮像部４１の光軸（主軸）を符号Ｌ１で示し、第１投光部４２の中心軸を符号Ｌ２で示している。第１撮像部４１の光軸Ｌ１とは、この撮像部を構成するレンズの中心を通る対称軸であり、撮影範囲の中心に沿って延びている。また、第１投光部４２の中心軸Ｌ２とは、この投光部の投光可能範囲の中心に沿って延びる線であり、主にこの投光部の初期位置から照射される光に対応している。なお、図示は省略しているが、第２撮像部５１と第２投光部５２にも、同様に光軸と中心軸がある。さらに、図２では、着用者の正面側において、首掛け型装置１００の先端から１ｍ離間した位置に配置された平面状のオブジェクトを、符号Ｏで示している。

図１及び図２に示されるように、まず、左腕部１０と右腕部２０の先端部は、それぞれ外向面１１，２１と内向面１２，２２とを含む。外向面１１，２１は、首掛け型装置１００の外側を向いた面である。例えば、平面視において、左右の腕部１０，２０の外向面１１，２１から法線（面に対して垂直な線）を引いた場合、各法線が交差することはない。他方で、内向面１２，２２は、首掛け型装置１００の内側を向いた面である。例えば、平面視において、左右の腕部１０，２０の内向面１２，２２から法線（面に対して垂直な線）を引いた場合、各法線は装着者の正面側で交差することとなる。

各撮像部４１，５１は、各腕部１０，２０の先端部の外向面１１，２１に配置される。このため、図２に示されるように、各撮像部４１，５１の光軸Ｌ１は、首掛け型装置１００の外向きに傾いている。その結果、各撮像部４１，５１の撮影方向は外向きに傾くことなる。ただし、図２に示したように、各撮像部４１，５１の水平方向の画角は、超広角に設計されていることから、２つの撮像部４１，５１の撮影範囲は、少なくとも部分的に重複する。具体的には、撮像部４１，５１の撮影範囲は、装着者の正面部分において重複することとなる。例えば、各撮像部４１，５１の水平画角は、９０～１８０度とすればよく、１００度以上、１１０度以上、又は１２０度以上とすることが特に好ましい。なお、各撮像部４１，５１の光軸Ｌ１の傾きは特に制限されないが、例えば正面に向かって真っすぐ延びる装着者の視線に対する光軸Ｌ１の傾きθ１は、５～４５度又は１０～３０度程度することが好ましい。

他方で、各投光部４２，５２は、各腕部１０，２０の先端部の内向面１２，２２に配置される。このため、図２に示されるように、各投光部４２，５２の中心軸Ｌ２は、首掛け型装置１００の外向きに傾いている。その結果、各投光部４２，５２の投光方向は外向きに傾くことなる。また、各投光部４２，５２の投光方向は、駆動部４３，５３によって左右角度（ヨー角）と上下角度（ピッチ角）を調整することができるが、これら角度の調整幅（すなわち投光可能範囲）を大きくすると、その分駆動部４３，５３の構造も大きくなる。このため、駆動部４３，５３の小型化の観点から、投光部４３，５２の投光方向の角度の調整幅は、左右角度と上下角度ともに、１０度～９０度であることが好ましく、１５～８０度、又は２０～６０度であることが特に好ましい。さらに、この角度の調整幅は、４５度以下とすることもできる。また、図２に示したように、各投光部４２，５２の投光方向はそれぞれ内向きに傾いているため、各投光部４２，５２の投光方向（中心軸）は、装着者の正面にて交差することとなる。なお、各投光部４２，５２の中心軸Ｌ２の傾きは特に制限されないが、例えば正面に向かって真っすぐ延びる装着者の視線に対する中心軸Ｌ２の傾きθ２は、５～４５度又は１０～３０度程度することが好ましい。ただし、図２に示されるように、装着者の正面側１ｍの距離にオブジェクトＯが位置する想定した場合に、このオブジェクトＯの表面上において、各投光部４２，５２の投光可能範囲は少なくとも部分的に重複することが好ましい。このように、装着者から１ｍ離間したオブジェクトＯの表面上で各投光部４２，５２の投光可能範囲が重なるように、各投光部４２，５２の投稿可能範囲や、各投光部４２，５２の中心軸Ｌ２の傾きθ２を調整すればよい。これにより、少なくともこのオブジェクトＯにおいては、２つの投光部４２，５２によって隙間なく光を照射できるようになる。

上記のように、各撮像部４１，５１の撮影範囲は外向きに傾いているのに対して、各投光部４２，５２の投稿可能範囲は内向きに傾いている。このため、図２に示したように、左腕部１０に設けられた第１投光部４２は、右腕部２０に設けられた第２撮像部５１の撮影範囲に光を照射できる。なお、第１投光部４２は、同じく左腕部１０に設けられた第１撮像部４１の撮影範囲に対しても光を照射できるものであってもよいが、右腕部２０に設けられた第２撮像部５１の撮影範囲に光を照射することが主な機能となる。同様に、右腕部２０に設けられた第２投光部５２は、左腕部１０に設けられた第１撮像部４１の撮影範囲に光を照射できる。第２投光部５２も、同じく右腕部２０に設けられた第２撮像部５１の撮影範囲に対して光を照射できるものであってもよいが、左腕部１０に設けられた第１撮像部４１の撮影範囲に光を照射することが主な機能となる。このように、本実施形態では、一方の腕部に設けられた投光部は、他方の腕部に設けられた撮像部の撮影範囲に対して主に光を照射するように構成されている。

本実施形態のように、左腕部１０と右腕部２０の先端部にそれぞれ外向面１１，２１と内向面１２，２２を形成して、外向面１１，２１に撮像部４１，５１を設け、内向面１２，２２に投光部４２，５２を設けることで、投光部４２，５２から照射された光が撮像部４１，５１に直接入射しにくくなる。その結果、撮像部４１，５１の撮影画像中にいわゆる白飛びと呼ばれる現象が発生しにくくなる。ただし、図示は省略するが、別の実施形態では、各腕部１０，２０の先端部に外向面１１，２１や内向面１２，２２を形成せず、撮像部４１，５１と投光部４２，５２とを同じ平面上に設けることも可能である。この場合でも、撮像部４１，５１の光軸Ｌ１が外向きに傾き、投光部４２，５２の中心軸Ｌ１が内向きに傾くように、撮像部４１，５１と投光部４２，５２とを設置することが好ましい。

図１等に示されるように、各腕部１０，２０の先端部には、投光部４２，５２とは別に、照明部４４，５４（フラッシュライト）をさらに設置することもできる。先述したとおり、投光部４２，５２は、光によって特定箇所の指示や文字・図形等の表示を行うなど、装着者に対して情報を提示することを主たる機能とするものであるが、照明部４４，５４は、単純に、撮像部４１，５１の撮影範囲を明るく照明することを目的として設置される。本実施形態において、左腕部１０の第１照明部４４は、右腕部２０の第２撮像部５１の撮影範囲を主に照明するように構成されており、右腕部２０の第２照明部５４は、左腕部１０の第１撮像部４１の撮影範囲を主に照明するように構成されていることが好ましい。このため、各照明部４４，５４は、前述した各投光部４２，５２と同様に、各腕部１０，２０の先端部の内向面１２，２２に設置しておくと良い。また、このように設置することで、各照明部４４，５４から照射された照明光が各撮像部４１，５１に直接入射することも防止できる。

図１等に示されるように、左腕部１０と右腕部２０には、それぞれ一又は複数の集音部（マイク）４５，５５が設けられている。集音部４５，５５は、主に装着者や、その対話者の音声を取得することを目的として配置されている。図１に示した例では、左腕部１０に第１集音部４５が３箇所に設けられ、右腕部２０にも第２集音部５５が３箇所に設けられている。なお、任意の要素として、左腕部１０と右腕部２０に、一又は複数の集音部を追加で設けることもできる。さらに、図示は省略するが、左腕部１０と右腕部２０の間に位置する本体部３０にも、任意の追加的要素として集音部を設けることも可能である。これらの集音部４５，５５によって取得した音信号は、本体部３０内に設けられた制御部６０（図３参照）へ伝達されて所定の解析処理が行われる。

制御部６０は、集音部４５，５５から取得した音信号を解析して、その音の発信源の位置や、首掛け型装置１００に対して発生源が存在する方向を特定することとしてもよい。この場合に、制御部６０は、その音が発せられた方向を光によって指し示すように投光部４２，５２を制御することが可能である。例えば、制御部６０は、投光部４２，５２から矢印の形状を物体に投影するための光を出射し、その矢印の向きによって音の発生源を装着者に視覚的に伝達することとしてもよい。また、制御部６０は、音の発生源に対して、実際に投光部４２，５２から光を出射し、その発生源を光で照らすことにより、音の発生源を装着者に視覚的に伝達することとも可能である。

上記した左腕部１０と右腕部２０は、首元を挟んだ位置に配置可能である。この左腕部１０と右腕部２０は、装着者の首裏に当接する位置に設けられた本体部３０によって連結されている。この本体部３０には、プロセッサやバッテリーなどの電子部品（制御系回路）が内装されている。本体部３０を構成する筐体は、図１に示されるように、ほぼ平坦な形状となっており、平面状（板状）の回路基板やバッテリーを格納することができる。また、本体部３０は、左腕部１０及び右腕部２０よりも下方に向かって延出する下垂部３１を有する。本体部３０に下垂部３１を設けることで、制御系回路を内装するための空間を確保している。また、本体部３０には制御系回路が集中して搭載されている。この制御系回路には、バッテリーと、バッテリーから電力の供給を受けて駆動するプロセッサなどの各種電子部品が搭載された回路基板とが含まれる。このため、首掛け型装置１００の全重量を１００％とした場合に、本体部３０の重量は４０～８０％又は５０％～７０％を占める。このような重量の大きい本体部３０を装着者の首裏に配置することで、装着時における安定性が向上する。また、装着者の体幹に近い位置に重量の大きい本体部３０を配置することで、装置全体の重量が装着者に与える負荷を軽減できる。

また、本体部３０の内側（装着者側）には近接センサ６３が設けられている。近接センサ６３は、物体の接近を検出するためのものであり、首掛け型装置１００が装着者の首元に装着されると、その首元の接近を検出することとなる。このため、近接センサ６３が物体の近接を検出している状態にあるときに、各撮像部４１，５１、各投光部４２，５２、各照明部４４，５４、及び各集音部４５，５５などの機器をオン（駆動状態）とし、近接センサ６３が物体の近接を検出していない状態にあるときには、これらの機器をオフ（スリープ状態）、もしくは起動できない状態とすればよい。これにより、バッテリーの電力消費を効率的に抑えることができる。また、近接センサ６３が物体の近接を検出していない状態にあるとき、各撮像部４１，５１や各集音部４５，５５を起動できなくすることによって、非装着時に意図的あるいは非意図的にデータが記録されてしまうことを防ぐという効果も期待できる。なお、近接センサ６３としては公知のものを用いることができるが、光学式のものが用いられる場合には、近接センサ６３の検出光を透過するために、本体部３０に検出光を透過する透過窓を設けるとよい。

また、本体部３０の外側（装着者の反対側）には放音部６４（スピーカ）が設けられている。放音部６４は、本体部３０の外側に向かって音を出力するように配置されていることが好ましい。本実施形態では、左腕部１０と右腕部２０にそれぞれ集音部４５，５５が設けられているが、放音部６４を装着者の首裏に相当する位置に設けておくことで、放音部６４と各集音部４５，５５との物理的な距離を最大限離すことができる。すなわち、集音部４５，５５にて装着者や対話者の音声を集音している状態において、放音部６４から何らかの音が出力されると、収録される装着者等の音声に放音部６４からの音（自己出力音）が混入する場合がある。自己出力音が収録音声に混入すると音声認識を妨害することになるため、この自己出力音をエコーキャンセル処理などによって取り除く必要がある。しかし、実際は筐体振動などの影響を受け、エコーキャンセル処理を行ったとしても、完全に自己出力音を取り除くことは困難である。このため、装着者等の音声に混入される自己出力音の音量を最小化するために、上記の通り装着者の首裏に相当する位置に放音部６４を設けて、集音部４５，５５との物理的な距離をとることが好ましい。

また、首掛け型装置１００の構造的特徴として、左腕部１０と右腕部２０は、図１に示されるように、本体部３０との連結部位の近傍にフレキシブル部１３，２３を有する。フレキシブル部１３，２３は、ゴムやシリコーンなどの可撓性材料で形成されている。このため、首掛け型装置１００の装着時に、左腕部１０及び右腕部２０が装着者の首元や肩上にフィットしやすくなる。なお、フレキシブル部１３，２３にも、各腕部１０，２０に搭載された電子機器と本体部３０に設けられた制御部６０とを接続する配線が挿通されている。

図３は、首掛け型装置１００の機能構成を示したブロック図である。図３に示されるように、首掛け型装置１００は、第１及び第２撮像部４１，５１、第１及び第２投光部４２，５２、第１及び第２駆動部４３，５３、第１及び第２照明部４４，５４、第１及び第２集音部４５，５５、操作部４６、制御部６０、記憶部６１、通信部６２、近接センサ６３、放音部６４、及びバッテリー７０を有する。本実施形態において、左腕部１０には、第１撮像部４１、第１投光部４２、第１駆動部４３、第１照明部４４、第１集音部４５、及び操作部４６が配置されている。また、右腕部２０には、第２撮像部５１、第２投光部５２、第２駆動部５３、第２照明部５４、及び第２集音部５５が配置されている。さらに、本体部３０には、制御部６０、記憶部６１、通信部６２、近接センサ６３、放音部６４、及びバッテリー７０が配置されている。なお、首掛け型装置１００は、図３に示した機能構成に加えて、ジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサ、又はＧＰＳセンサなどのセンサ類など、一般的な携帯型情報端末に搭載されているモジュール機器を適宜搭載することができる。

撮像部４１，５１は、静止画像又は動画像の画像データを取得する。撮像部４１，５１としては一般的なデジタルカメラを採用すればよい。撮像部４１，５１は、例えば、撮影レンズ、メカシャッター、シャッタードライバ、ＣＣＤイメージセンサユニットなどの光電変換素子、光電変換素子から電荷量を読み出し画像データを生成するデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、及びＩＣメモリで構成される。また、撮像部４１，５１は、撮影レンズから被写体までの距離を測定するオートフォーカスセンサ（ＡＦセンサ）と、このＡＦセンサが検出した距離に応じて撮影レンズの焦点距離を調整するための機構とを備えることが好ましい。ＡＦセンサの種類は特に限定されないが、位相差センサやコントラストセンサといった公知のパッシブ方式のものを用いればよい。また、ＡＦセンサとして、赤外線や超音波を被写体に向けてその反射光や反射波を受信するアクティブ方式のセンサを用いることもできる。撮像部４１，５１によって取得された画像データは、制御部６０へと供給されて記憶部６１に記憶され、所定の画像解析処理や画像加工処理が行われる。あるいは、画像データは、通信部６２を介してインターネット経由で別の装置へと送信される。本実施形態において、前述したとおり、２つの撮像部４１，５１によって、装着者の正面側を撮影する。各撮像部４１，５１によって取得された２つの撮影画像は、部分的に重複しているため、制御部６０では、これらの画像を統合する加工処理を行うと良い。

投光部４２，５２は、光の照射によって装着者に情報を提示する。投光部４２，５２としては、公知のレーザ光源やプロジェクタを採用できるが、ここではレーザ光源を備える画像表示ユニットを例に挙げて説明する。画像表示ユニットは、例えば、レーザ光を出射するレーザ光源と、このレーザ光源に一端が接続された光ファイバと、この光ファイバの他端側に配置された光走査部を含む。なお、画像表示ユニットの構成については、例えば特開２０１９－１３３１０２号に開示されているものを参考にできる。

レーザ光源は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色のレーザ光を放射するものであり、これら３色のレーザ光をそれぞれ出射する３つの単色レーザダイオードチップを備える。レーザ光源から出射される光は、制御部６０により、画像データに基づいて制御される。つまり、制御部６０は、表示させる画像を表す複数の画素に対応する画像データを所定の方式で画像信号に変換し、この画像信号に基づいて各色レーザダイオードチップの発光タイミングや、ＲＧＢの各色レーザ光の変調を制御する。

レーザ光源の出射端には光ファイバの一端が接続されており、画像信号に応じて変調された各色レーザ光は、光ファイバを通じて伝送される。光ファイバの他端は自由端として開放され、その先端部から光ファイバ中を伝搬されてきた各色レーザ光が出射される。この光ファイバとしては、３色のレーザ光が導波する単一のコアを備える１本の光ファイバを用いるか、各色のレーザ光が導波する単一コアを備える光ファイバを３本束ねたバンドルファイバを用いるか、あるいは各色のレーザ光が導波するコアを３つ備えたマルチコアファイバを用いればよい。

光走査部は、例えば、光ファイバを片持ち支持する保持部材と、この保持部材に連結されて光ファイバの先端部側に設けられた円筒形圧電素子で構成される。光ファイバを円筒形圧電素子の中心に配置し、円筒形圧電素子を振動させることで、光ファイバをたわみ振動させる。具体的に、円筒形圧電素子は、４分割した電極を有し、制御部６０から出力される駆動信号に基づき、これらの隣り合う電極にそれぞれ位相差π／２の電圧を印加して円筒形圧電素子の開放端側の端面を円振動させる。そして、制御部６０により所定の周期で振幅が制御されることにより、光走査部は、光ファイバの先端部から出射するレーザ光を例えばスパイラル状に２次元走査させる。この場合、表示画面は円形又は楕円となる。なお、レーザ光を２次元方向に走査させる形態は、これに限定されない。例えば、円筒形圧電素子の各電極に印加する電圧の印加タイミングを調整して、リサージュ走査させてもよい。この場合、表示画面は略矩形に対応する。このように、光ファイバから出射するレーザ光を操作することで、図形、文字、数字、記号、又は画像をある程度自由に描画できる。

駆動部４３，５３は、投光部４２，５２からの光の照射方向を変動させるための機構を備える。例えば、駆動部４３，５３は、投光部４２，５２の出射端の向きを左右に回動させるための機構と、投光部４２，５２の出射端の向きを上下に回動させるための機構とを含む。これらの回動機構としては、公知の回転台などを採用すればよい。また、駆動部４３，５３としては、投光部４２，５３からの光を反射するミラーと、このミラーの向きを調整するための調整機構を含むものを採用することもできる。駆動部４３，５３は、制御部６０からの制御信号に基づいて、これらの回転機構あるいは調整機構を駆動させて投光部４２，５２からの光の照射方向を制御する。

照明部４４，５４は、撮像部４１，５１の撮影範囲を照明するためのライトである。照明部４４，５４としては、例えば公知のＬＥＤ、レーザ光源、又は拡散したレーザ光源などの発光素子を採用できる。例えば、照明部４４，５４は、白色光を出射できるものが望ましいため、青色ＬＥＤとその補色である黄色蛍光体の組合せで白色光を得るタイプのものや、赤色、青色及び緑色の３色のＬＥＤの組み合わせで白色光を得るフルカラータイプのものを用いることができる。なお、照明部４４，５４は、明度センサ（不図示）により十分な明るさの環境光が検知されているときにはＯＦＦとし、この明度センサにより十分な明るさが検知されていないときにＯＮとしてもよい。

集音部４５，５５としては、ダイナミックマイクやコンデンサマイク、ＭＥＭＳ(Micro-Electrical-Mechanical Systems)マイクなど、公知のマイクロホンを採用すればよい。集音部４５，５５は、音を電気信号に変換し、その電気信号をアンプ回路によって増幅した上で、Ａ／Ｄ変換回路によってデジタル情報に変換して制御部６０へと出力する。本実施形態では、集音部４５，５５により、装着者の音声だけでなく、その周囲に存在する一又は複数の対話者の音声を取得することもできる。このため、装着者周囲で発生した音を広く集音できるように、各集音部４５，５５としては、全指向性（無指向性）のマイクロホンを採用することが好ましい。

操作部４６は、装着者による操作の入力を受け付ける。操作部４６としては、公知のスイッチ回路又はタッチパネルなどを採用することができる。操作部４６は、例えば音声入力の開始又は停止を指示する操作や、撮影を開始又は停止を指示する操作、装置の電源のＯＮ又はＯＦＦを指示する操作、スピーカの音量の上げ下げを指示する操作、その他首掛け型装置１００の機能の実現に必要な操作を受け付ける。操作部４６を介して入力された情報は制御部６０へと伝達される。

制御部６０は、首掛け型装置１００が備える他の要素を制御する演算処理を行う。制御部６０としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのプロセッサを利用することができる。制御部６０は、基本的に、記憶部６１に記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムに従って所定の演算処理を実行する。また、制御部６０は、プログラムに従った演算結果を記憶部６１に適宜書き込んだり読み出したりすることができる。

記憶部６１は、制御部６０での演算処理等に用いられる情報やその演算結果を記憶するための要素である。具体的に説明すると、記憶部６１は、首掛け型装置１００に本発明特有の機能を発揮させるプログラムを記憶している。ユーザからの指示によりこのプログラムが起動されると、制御部６０によってプログラムに従った処理が実行される。記憶部６１のストレージ機能は、例えばＨＤＤ及びＳＤＤといった不揮発性メモリによって実現できる。また、記憶部６１は、制御部６０による演算処理の途中経過などを書き込む又は読み出すためのメモリとしての機能を有していてもよい。記憶部６１のメモリ機能は、ＲＡＭやＤＲＡＭといった揮発性メモリにより実現できる。また、記憶部６１には、それを所持するユーザ固有のＩＤ情報が記憶されていてもよい。また、記憶部６１には、首掛け型装置１００のネットワーク上の識別情報であるＩＰアドレスが記憶されていてもよい。

通信部６２は、クラウド上の別の装置（具体的には後述する支援者端末）や別の首掛け型装置と無線通信するための要素である。通信部６２は、インターネットを介して支援者端末や別の首掛け型装置と通信を行うために、例えば、３Ｇ（W-CDMA）、４Ｇ（LTE／LTE-Advanced）、５Ｇといった公知の移動通信規格や、Wi-Fi（登録商標）等の無線ＬＡＮ方式で無線通信するための通信モジュールを採用すればよい。また、通信部６２は、別の首掛け型装置と直接的に通信を行うために、Bluetooth（登録商標）やＮＦＣ等の方式の近接無線通信用の通信モジュールを採用することもできる。

近接センサ６３は、主に首掛け型装置１００（特に本体部３０）と装着者の接近を検知するために用いられる。近接センサ６３としては、前述のように光学式、超音波式、磁気式、静電容量式、又は温感式などの公知のものを採用できる。近接センサ６３は、本体部３０の内側に配置され、装着者の首元が所定範囲内に接近したことを検出する。近接センサ６３によって装着者の首元の接近が検出された場合、撮像部４１，５１や、投光部４２，５２、照明部４４，５４、及び／又は集音部４５，５５を起動することができる。

放音部６４は、電気信号を物理的振動（すなわち音）に変換する音響装置である。放音部６４の例は、空気振動により音を装着者に伝達する一般的なスピーカである。この場合、前述したように、放音部６４を本体部３０の外側（装着者と反対側）に設けて、装着者の首裏から離れる方向（水平方向後方）又は首裏に沿う方向（鉛直方向上方）に向かって音を放出するように構成することが好ましい。また、放音部６４としては、装着者の骨を振動させることにより音を装着者に伝達する骨伝導スピーカであってもよい。この場合、放音部６４を本体部３０の内側（装着者側）に設けて、骨伝導スピーカが装着者の首裏の骨（頚椎）に接触するように構成すればよい。

バッテリー７０は、首掛け型装置１００に含まれる各種電子部品に対して電力を供給する電池である。バッテリー７０としては、充電可能な蓄電池が用いられる。バッテリー７０は、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、アルカリ蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、又は鉛蓄電池など公知のものを採用すればよい。

続いて、図４及び図５を参照して、本発明に係る首掛け型装置１００の用途の一例について説明する。これらの図に示されるように、首掛け型装置１００は、遠隔作業支援システムを構成する作業者端末として利用することができる。遠隔作業支援システムは、インターネットを介して互いに接続された作業者端末１００（首掛け型装置）と支援者端末２００を含む。作業者端末１００は、現場で作業を行う作業者により装着される。作業者端末１００としては、前述した構成の本発明に係る首掛け型装置を利用する。一方で、支援者端末２００は、現場の作業者に対して支援情報を提供する支援者（オペレーター等）によって操作される端末である。これにより、支援者は、遠隔地から現場に居る作業者に対して作業指示等を送ることができる。支援者端末２００としては、一般的なＰＣを用いることができる。具体的には、支援者端末２００は、プロセッサや通信モジュールなどを含む制御装置２１０と、ディスプレイ等の表示装置２２０と、マウスやキーボードなどの入力装置２３０を備える。

図５は、作業者端末１００と支援者端末２００の処理フローの一例を示している。図５に示されるように、まず、作業者端末１００の撮像部４１，５１により、作業者（装着者）の正面側の撮影画像が取得される（ステップＳ１）。作業者端末１００には、左右の腕部１０，２０のそれぞれに撮像部４１，５１が搭載されていることから、これらの２つの撮像部４１，５１によって水平方向の広い範囲に亘って撮影画像を取得できる。次に、作業者端末１００は、２つの撮像部４１，５１によって取得した撮影画像の加工処理を行う（ステップＳ２）。ここでの加工処理では、主に２つの撮影画像を一つの画像に統合する処理が行われる。その他、加工処理としては、各撮影画像についてレンズによる歪みを矯正したり、コントラストや明るさ、シャープネス、色調を補正することとしてもよい。その後、作業者端末１００は、加工処理後の画像をインターネットを介して支援者端末２００に送信する（ステップＳ３）。なお、図５に示した例では、作業者端末１００側で画像加工処理を行うこととしているが、この画像加工処理は支援者端末２００側で行うこととしてもよい。この場合、作業者端末１００は、各撮像部４１，５１で取得した撮影画像を未加工のまま支援者端末２００に送信する。支援者端末２００は、作業者端末１００から受け取った撮影画像について前述した加工処理を行う。

続いて、支援者端末２００は、作業者端末１００から受信した加工済み画像をディスプレイに表示する（ステップＳ４）。なお、作業者端末１００が撮像部４１，５１によって動画像を取得している場合、作業者端末１００のディスプレイにも動画が表示されることとなる。次に、支援者端末２００は、マウスやキーボードなどの入力装置２３０を介して、作業者に対する支援情報が入力されたか否かを判断する（ステップＳ５）。支援情報の例は、ディスプレイ上の表示画像に対する座標の指定である。例えば、図４に示されるように、表示画像に対して、マウスポインタによって所定の座標を指定することが可能である。支援情報の他の例は、作業者に対するメッセージ（文字、数字、記号、図形等）の入力である。例えば、図４に示されるように、キーボード等を用いて文字等の情報を入力することができる。このような各種の支援情報が入力された場合、支援者端末２００は、この支援情報を作業者端末１００に対して送信する（ステップＳ６）。他方で、この支援情報の入力がない場合には、ステップＳ１～ステップＳ４が繰り返される。

続いて、作業者端末１００は、支援者端末２００から受信した支援情報を、投光部４２，５２及び駆動部４３，５３を制御することによって出力する（ステップＳ７）。具体的には、作業者端末１００の制御部６０は、支援者端末２００から受信した支援情報に基づいて、投光部４２，５２と駆動部４３，５３に対する制御信号を生成する。投光部４２，５２に対する制御信号には、作業者に対するメッセージを再現するための情報が含まれる。また、駆動部４３，５３に対する制御信号には、投光部４２，５２の光の照射方向を制御するための情報が含まれる。作業者端末１００の制御部６０は、これらの制御信号を投光部４２，５２と駆動部４３，５３に提供し、例えば図４に示されるように、撮影範囲内の特定箇所に対して光（レーザ光）を照射したり、あるいは、撮影範囲内の対象物等に特定のメッセージを投影する。また、図４に示したように、左右の腕部１０，２０の投光部４２，５２から、別々の情報を持つ光を出射することもできる。例えば、図４に示した例では、左腕部１０の第１投光部４２からは、撮影範囲内の特定箇所を指示するためのレーザ光が出射されている。また、右腕部２０の第２投光部５２は、レーザ光を走査することによって特定の文字情報を再現している。このように、投光部４２，５２を２以上備えることで、同時に２以上の情報を出力することが可能である。これにより、支援者が支援者端末２００に入力した支援情報を、作業者端末１００の投光部４２，５２が光を照射することを通じて、作業者に対して伝達することができる。

また、作業者端末１００と支援者端末２００は、それぞれ通話機能を備えていてもよい。作業者端末１００は、集音部４５，５５から作業者の音声を取得して支援者端末２００に送信するとともに、支援者の音声を放音部６４から出力する。支援者端末２００は、例えばヘッドセット（図示省略）を利用して支援者の音声を取得して作業者端末１００に送信するとともに、作業者の音声をこのヘッドセットから出力する。これにより、投光部４２，５２から出射される光を利用した視覚的な支援と、支援者と作業者の間での会話による聴覚的な支援を同時に行うことができる。

以上、本願明細書では、本発明の内容を表現するために、図面を参照しながら本発明の実施形態の説明を行った。ただし、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本願明細書に記載された事項に基づいて当業者が自明な変更形態や改良形態を包含するものである。

１０…左腕部 １１…外向面
１２…内向面 １３…フレキシブル部
２０…右腕部 ２１…外向面
２２…内向面 ２３…フレキシブル部
３０…本体部 ３１…下垂部
４１…第１撮像部 ４２…第１投光部
４３…第１駆動部 ４４…第１照明部
４５…第１集音部 ４６…操作部
５１…第２撮像部 ５２…第２投光部
５３…第２駆動部 ５４…第２照明部
５５…第２集音部 ６０…制御部
６１…記憶部 ６２…通信部
６３…近接センサ ６４…放音部
７０…バッテリー １００…首掛け型装置（作業者端末）
２００…支援者端末 ２１０…制御装置
２２０…表示装置 ２３０…入力装置

Claims (4)

1. 現場の作業者の作業を遠隔から支援する遠隔支援システムにおいて、支援者装置と相互に接続可能な、ユーザの首元に装着される首掛け型装置であって、
   首元を挟んだ位置に配置可能な第１腕部及び第２腕部と、
   前記第１腕部及び前記第２腕部に設けられ、前記ユーザの正面側を撮影可能な撮像部と、
   前記第１腕部及び前記第２腕部に設けられ、前記撮像部の撮影範囲内に光を照射可能な投光部と、を備え、
   前記第１腕部の前記投光部は、前記第２腕部の前記撮像部の撮影範囲内に光を照射可能であり、
   前記第２腕部の前記投光部は、前記第１腕部の前記撮像部の撮影範囲内に光を照射可能である
   首掛け型装置。
2. 平面視において、前記第１腕部及び前記第２腕部の前記撮像部の撮影方向は外向きに傾いており、
   平面視において、前記第１腕部及び前記第２腕部の前記投光部の投光方向は内向きに傾いている
   請求項１に記載の首掛け型装置。
3. 前記投光部を制御する制御部と、
   前記第１腕部又は前記第２腕部に設けられた、一又は複数の集音部をさらに備え、
   前記制御部は、前記集音部によって取得された音に関する情報に基づいて、その音が発せられた方向を光によって指し示すように前記投光部を制御する
   請求項１又は請求項２に記載の首掛け型装置。
4. ユーザの首周りに装着される首掛け型装置と支援者により操作される支援者装置とが情報通信回線を介して相互に接続された遠隔作業支援システムであって、
   前記首掛け型装置は、
   首元を挟んだ位置に配置可能な第１腕部及び第２腕部と、
   前記第１腕部及び前記第２腕部に設けられ、前記ユーザの正面側を撮影可能な撮像部と、
   前記第１腕部及び前記第２腕部に設けられ、前記撮像部の撮影範囲内に光を照射可能な投光部と、
   前記投光部を制御する制御部と、を備え、
   前記第１腕部の前記投光部は、前記第２腕部の前記撮像部の撮影範囲内に光を照射可能であり、
   前記第２腕部の前記投光部は、前記第１腕部の前記撮像部の撮影範囲内に光を照射可能であり、
   前記支援者装置は、
   前記首掛け型装置の前記撮像部によって取得された撮影画像を表示可能な表示部と、
   前記表示部の表示画面上における座標の指定を入力可能な操作部と、を備え、
   前記支援者装置は、前記表示画面に表示された前記撮影画像内の座標が前記操作部により指定された場合に、前記撮影画像内の座標情報を前記首掛け型装置に送信し、
   前記首掛け型装置の制御部は、前記座標情報に基づいて前記投光部から発せられる光の照射方向を制御する
   遠隔作業支援システム。

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