JP4560598B2

JP4560598B2 - 異常探査支援装置

Info

Publication number: JP4560598B2
Application number: JP2003034285A
Authority: JP
Inventors: 直樹宮野; 文雄石橋; 義久石場; 昇川西; 武高田; 英二志水; 秀也 ▲高▼橋
Original assignee: Yamamoto Kogaku Co Ltd
Current assignee: Yamamoto Kogaku Co Ltd
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: US20050167590A1; JP2004244745A; US7170058B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、火災による煙等によって視界を遮られた状況で、救助活動等を行う好適な異常探査支援装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の異常探査支援装置としては、例えば、ヘルメットと、前記ヘルメットの外周面に固定された赤外線カメラと、ヘルメット装着者の顔前方に受像面が来るように前記ヘルメットに取り付けられ且つ前記赤外線カメラで撮像した映像を再生するディスプレイと、ヘルメットに取り付けられ且つ前記赤外線カメラの映像信号を遠隔地に設置される無線受信機へ無線送信する無線送信機とから構成されたものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
上記異常探査支援装置を使用すると、火災発生による煙等によって現場作業者の視界を妨げるような状況下でも、ヘルメットを装着した装着者（作業者）が直接赤外線画像を見ながら両手を用いて活動できる。また、赤外線で撮像した映像を、現場から離れた場所に設置されている無線受像機に無線送信することによって、より適格な監視や状況判断等を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】
実開平５−７５８９２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記異常探査支援装置では、以下の（１）〜（３）に示すような問題を有している。
（１）．赤外線カメラはヘルメットの外周面から側方に突出する態様で固定されているから、狭い所を通過するような場合において障害物に赤外線カメラが衝突して破損するという事態が生じる恐れがある。
（２）．赤外線カメラは装着者の側頭部における耳位置よりもかなり高い位置に設定されているので、肉眼で見る実像と赤外線カメラで撮像したディスプレイ上の映像との間に比較的大きな差ができてしまう。
（３）．赤外線カメラはヘルメットの外周面から側方に突出する態様で固定されているから左右の重量バランスが悪く、装着者の首に負担がかかる。
【０００６】
つまり、この異常探査支援装置では、上記の（１）〜（３）に示した如く使い勝手が悪い。
【０００７】
そこで、この発明は、火災発生による煙等によって現場作業者の視界を妨げるような状況下でも、作業者は直接赤外線画像を見ながら両手を用いて活動できるということを満足した上で、更に使い勝手が優れた異常探査支援装置を提供することを課題とする。
【０００８】
この発明の異常探査支援装置は、赤外線カメラと、少なくとも赤外線カメラ使用時には眼前に位置し且つ前記赤外線カメラで撮像した映像を再生するディスプレイを、顔面保護具又はヘルメットに設けてなる異常探査支援装置において、人体頭部に顔面保護具又はヘルメットが装着された際の正面視の輪郭内に、赤外線カメラ及びディスプレイが配置され、正面視でディスプレイから外れた位置に赤外線カメラが配置されており、赤外線カメラにより撮像した映像を光学的もしくは電気的な座標変換によって目線位置でディスプレイに再生するようにし、ディスプレイは単眼式であり、赤外線カメラとディスプレイは、人体頭部の正面を左右に分ける仮想中央線に対して、同じ側に配置されている。
【０００９】
この発明の異常探査支援装置では、赤外線カメラが、左右両眼を結ぶ線の延長線上であって片眼の近傍に配置されているので、肉眼で見る実像と赤外線カメラで撮像したディスプレイ上の映像との間に大差はでない。さらに、正面視でディスプレイから外れた位置に赤外線カメラが配置されており、赤外線カメラにより撮像した映像を光学的もしくは電気的な座標変換によって眼線位置でディスプレイに再生するようにしているから、肉眼で見る実像と赤外線カメラで撮像したディスプレイ上の映像との間に差はほとんどでない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態の異常探査支援装置を図面を参照しつつ説明する。
〔実施形態１〕
図１は、この発明の実施形態１の異常探査支援装置を示す斜視図であり、図２は、前記異常探査支援装置の側面図である。
【００１３】
（この異常探査支援装置の基本的構成について）
この異常探査支援装置は、基本的には図１に示すように、消防用面体１と、前記消防用面体１内に装備された単眼式のディスプレイ２と、前記消防用面体１の左眼側の側頭部に取り付けられた赤外線カメラ３と、前記消防用面体１の右眼側の側頭部に取り付けられた電子部品ユニット４とから構成されている。
【００１４】
（消防用面体１について）
消防用面体１は、透明な合成樹脂により構成されており、図１に示すように、上部にディスプレイ２を収容するための空間部１０、及び下部に空気供給用のマスク１１を有するものであり、内面側周縁部分に貼設した弾性部材により装着者の顔面に密閉状態で取り付けられるようになっている。
また、この消防用面体１には、図１に示すように、左側の側頭部対応部分に赤外線カメラ３を取り付けるためのブラケット１２が、右側の側頭部対応部分に電子部品ユニット４を取り付けるためのブラケット１３が、最上部にディスプレイ２を取り付けるためのブラケット１４が、それぞれ設けてある。
さらに、図１や図２に示すように、この消防用面体１にはその後方にネット状の帽子体１５を設けてあり、前記帽子体１５に設けた止め紐１６を消防用面体１に設けた止め金具１７を通して締め込むことにより、消防用面体１を装着者の顔面に隙間を設けることなくしっかりと固定できるようになっている。
【００１５】
（ディスプレイ２について）
ディスプレイ２は、図１に示すように、単眼式のものであり、ブラケット１４を介して右眼部の視線付近に配置してある。ここで、この実施形態では、図１に示すように、ディスプレイ２は支持台２０を介して取り付けられており、視線位置を装着者に適合させるべく、ネジ機構により支持台２０に対してディスプレイ２を視線方向、水平、垂直の３次元的に移動できるようにしてある。なお、支持台２０に対するディスプレイ２の移動は手動であっても、モータ等の回転力を利用して行われるものでもよい。
また、このディスプレイ２は、不使用時には外部からの光を２０％前後取り入れることができるシースルータイプとしてある。
【００１６】
（赤外線カメラ３について）
赤外線カメラ３は、上述した如く左眼側の側頭部に取り付けられ、より具体的には、赤外線カメラ３が、左右両眼を結ぶ線の延長線上であって左眼近傍に配置されている。したがって、肉眼で見る実像と赤外線カメラで撮像したディスプレイ上の映像との間に大差はでない。
なお、この赤外線カメラ３を使用していることから、火災発生による煙等によって現場作業者の視界を妨げるような状況下でも、装着者は直接赤外線映像を見ながら活動できる。
【００１７】
（電子部品ユニット４について）
電子部品ユニット４は、カメラコントロール装置４０と、赤外線カメラの映像信号を、遠隔地に設置される無線受信機へ無線送信する無線データ転送装置４１とを有するものであり、これらの駆動電力をバッテリーとしている。
なお、この電子部品ユニット４は、上述した如く右眼側の側頭部に取り付けられており、この電子部品ユニット４の重量によって生じるモーメント力により、上記赤外線カメラ３の重量によって生じるモーメント力をできるだけ相殺できるようにしてある。
【００１８】
（この異常探査支援装置の優れた作用・効果について）
（１）．この異常探査支援装置を使用する場合、ネジ機構を操作して支持台２０に対してディスプレイ２を視線方向、水平、垂直の３次元的に移動させ、視線位置を装着者に適合させる。この調整後、装着者は帽子体１５を被り、帽子体１５に設けた止め紐１６を消防用面体１に設けた止め金具１７に通して締め込むことにより、消防用面体１を装着者の顔面に隙間を設けることなくしっかりと固定する。
上記状態において、ディスプレイ２上の映像位置は装着者の視線に適合して良好であり、装着者の動作時に生じた振動にもディスプレイ２上の映像が振れることがないといってよい。
（２）．ディスプレイ２は、不使用時には外部からの光を２０％前後取り入れることができるシースルータイプとなっているので、片側の眼とシースルーした眼で見た景色の合成は通常とほぼ同じであるので、不使用時においても作業に支障をきたすことがない。
（３）．赤外線カメラ３は、左右両眼を結ぶ線の延長線上に配置されているので、ディスプレイ２上の映像の認識は、視覚的に大きな変化もなく、正しく行うことができる。
（４）．電子部品ユニット４の重量と赤外線カメラ３の重量によって首に生じるモーメント力をできるだけ相殺できるようにしてあるから、静止時における姿勢維持、動作における機敏さを損なうことなく、ストレス無く作業を行うことができる。
（５）．電子部品ユニット４は、右眼側の側頭部に取り付けられていることから、装着者自らが容易にスイッチ操作でき、非常に便利である。
【００１９】
〔実施形態２〕
図３は、この発明の実施形態２の異常探査支援装置のゴーグル部分を示す斜視図であり、図４は、前記異常探査支援の全体図である。
（この異常探査支援装置の基本的構成について）
この異常探査支援装置は、消防活動の後方支援活動をする際に使用する形態のものであり、基本的には図３や図４に示すように、ゴーグル１Ｇと、前記ゴーグル１Ｇのレンズ部を切欠いた部分を塞ぐべく配置された単眼式のディスプレイ２と、前記ゴーグル１Ｇの左眼側の側頭部に取り付けられた赤外線カメラ３と、電子部品ユニット４とから構成されている。
【００２０】
（ゴーグル１Ｇについて）
ゴーグル１Ｇは、図３に示すように、レンズ部１０Ｇと、前記レンズ部１０Ｇを顔面に密閉状態に取り付けるための弾性部材１１Ｇと、レンズ部１０Ｇを顔面に取り付けるためのベルト１２Ｇとから構成されており、前記弾性部材１１Ｇの存在により装着者の顔面に密閉状態で取り付けられるようになっている。
上記レンズ部１０Ｇの右眼対向部には、図３に示すように、単眼式のディスプレイ２を装着するための開口部１８を設けてある。
また、このゴーグル１Ｇには、図３に示すように、左側の側頭部に赤外線カメラ３を取り付けるためのブラケット１２を設けてある。
【００２１】
（ディスプレイ２について）
ディスプレイ２は、図３に示すように、正面視で開口部１８を塞ぐ態様で配置されており、当該ディスプレイ２と開口部１８との隙間部分を弾性部材で塞ぐようにしてある。なお、このディスプレイ２は、約２ｃｍ^２のＨＯＥレンズ（一般にホログラフィック・オプチカル・エレメント、又はホログラムコンバイナと呼ばれる）を装備するものであり、前後方向に位置調整（上下左右方向はゴーグルを移動させることにより位置調整できる）できるようにしてある。
【００２２】
（赤外線カメラ３について）
この赤外線カメラ３は、残火を識別することができるような近赤外線域が視認できる小型ＣＣＤカメラであり、上記ブラケット１２を介してゴーグル１Ｇにおける左右両眼を結ぶ線の延長線上に配置されている。
【００２３】
（電子部品ユニット４について）
電子部品ユニット４は、基本的には実施形態１と同様のものであるが、図４に示すように、装着者の腰部に取り付けるためのベルト４２を具備させてある。
【００２４】
（この異常探査支援装置の優れた作用・効果について）
この異常探査支援装置では、（１）小型ＣＣＤカメラを使用しているので重量が小さく、電子部品ユニット４はベルト４２により腰に取り付けられるから、首への負担は実施形態１のものと比較してかなり軽減される、（２）ディスプレイ２上の映像位置は装着者の視線に適合して良好であり、装着者の動作時に生じた振動にもディスプレイ上の映像が振れることがない、（３）ディスプレイ２はＨＯＥレンズを装備するものであるから、片側の眼とシースルーした眼で見た景色の合成は通常とほぼ同じになり、不使用時においても作業に支障をきたすことがない、（４）ディスプレイ２上の映像の認識は、視覚的に大きな変化もなく、正しく行い得る、（５）装着者自らが容易に電子部品ユニット４をスイッチ操作でき、非常に便利である等の優れている、という作用・効果を奏する。
【００２５】
〔実施形態３〕
図５は、この発明の実施形態３の異常探査支援装置であり、ヘルメットタイプのものを示す斜視図である。
この異常探査支援装置は、図５に示すように、前方が透明の面体で覆われ且つ内面にライナーが形成されたヘルメット１Ｈと、左眼の前方に配置された単眼式のディスプレイ２と、顎部の右側に配置された赤外線カメラ３と、ヘルメット１Ｈ内の頭頂部付近に内蔵された電子部品ユニット４とから構成されている。
この異常探査支援装置では、ヘルメット１Ｈ内においてディスプレイ２は軸２１を中心として眼線から外れた上方位置にはね上げることができるようにしてある。なお、ディスプレイ２のヘルメット１内での移動は、ガイドレールにしたがって平行移動等をさせる形態としてもよい。
【００２６】
〔他の実施形態等について〕
（１）．図６に示すように、人体頭部にヘルメット１Ｈが装着された際の正面視の輪郭内に、赤外線カメラ３及びディスプレイ２を配置させることが好ましい。この形態において、同図に示す如くヘルメット１Ｈの頭頂付近内部の仮想中央線上に電子部品ユニット４を内装させるようにしてもよい。この形態では、狭い所を通過するような場合において障害物に赤外線カメラ３が衝突して破損するという事態が生じる可能性は低くなり、また首に生ずるモーメント力は小さなものとなる
（２）．図７に示すように、ヘルメット１Ｈに、ディスプレイ２、赤外線カメラ３及び電子部品ユニット４を内蔵させたものにできる。この場合においても図６の形態と同様の効果を有する。
（３）．赤外線カメラ３が、人体頭部の正面を左右に分ける仮想中央線上（例えば額の中央部）に配置されていることが好ましい。この形態にすると、正面視左右の重量バランスが良く、装着者の首にかかる負担は小さい。
（４）．図６に示すように、赤外線カメラ３を顎部の近傍に配置することが好ましい。この形態にすると、首にかかる負担を小さくできる。
（５）．図８に示すように、正面視でディスプレイ２から外れた位置に赤外線カメラ３が配置されており、赤外線カメラ３により撮像した映像を光学的（もしくは電気的）座標変換により眼線位置でディスプレイ２に再生する構成とすることが好ましい。この形態にすると、肉眼で見る実像と赤外線カメラ３で撮像したディスプレイ上の映像との間に差はほとんどでない。なお、ここに言う電気的座標変換とは、カメラと眼の位置がずれている場合、下記の座標変換式（垂直の場合を例示）
ｙ＝（ｂ−ｈ）÷〔ｒｔａｎφ／（Ｎ／２）〕
＝｛〔（ｒｔａｎθ）／（Ｎ／２）〕×ｄ−ｈ｝×〔（Ｎ／２）／ｒｔａｎφ〕
＝〔（ｔａｎθ／ｔａｎφ）×ｄ〕−｛〔ｈ×（Ｎ／２）〕／ｒｔａｎφ｝
ｘ＝ａ÷〔ｒｔａｎφ’／（Ｍ／２）〕
＝（ｔａｎθ’／ｔａｎφ’）×ｃ
に基づいて、カメラの画素（ｃ，ｄ）を表示画像の画素（ｘ，ｙ）にすることで、カメラ画像をデータ化し、電子的に拡大又は縮小してトリミングすることである（図１４及び図１５参照）。
（６）．図９に示すように、赤外線カメラ３がヘルメット１Ｈに対してワンタッチで着脱可能であることが好ましい。この形態にすると、離脱時には赤外線カメラ３の重量による首への負担を低く抑えることができ、他方、ハンディタイプカメラとして全体システム寸法より小さい孔などの内部の様子をも撮像することができる。
（７）．図１０に示すように、赤外線カメラ３とディスプレイ２とが人体頭部の正面を左右に分ける仮想中央線に対して、同じ側に配置されているものとすることが好ましい。この形態にすると、単眼タイプのディスプレイ２の視角方向を赤外線カメラ３の向く方向とを合わせることにより、遠近感、方向性をより現実に近づけることができる。
（８）．図１１〜図１３に示すように、ディスプレイ２を固定された軸２１に対して回動させる形式をとることにより、ディスプレイ２を、使用時以外は視界の妨げにならないように別の位置に移動させ得るものにできる。この形態にすると、使用時以外は視界の妨げにならないように別の位置に移動させることができるようになっているから、両眼による状況確認が容易に行える。
（９）．ヘルメット１Ｈの正面は透明な樹脂板でシールドされており、前記シールドの内面、及びディスプレイ２の表面に曇り止め加工が施されているものとすることが好ましい。
（１０）．上記した実施形態ではディスプレイ２は単眼式であるが、双眼式でもよい。
（１１）．赤外線カメラ３の種類は、遠赤外線、中赤外線、近赤外のいずれを使用するものであってもよい。作業の内容により最適なものを選択すればよい。
（１２）．ディスプレイ２としては、非透過式、シースルー式、シーアラウンド式のいずれを採用してもよい。
（１３）．無線データ転送装置は、絶対的に不可欠なものではなく必要に応じて付加させることができる。
（１４）．無線データ転送装置に、遠隔地からの指令情報をディスプレイ２に表示させる機能や、聴覚的に指示を受ける機能を付加させるようにしてもよい。
（１５）．顔面保護具又はヘルメットの仮想中央線上に重心がくるようにカメラコントロール装置、無線データ転送装置又はバッテリーのうち少なくとも１つ、及び赤外線カメラが配置されていることが好ましい。この形態にすると、正面視左右の重量バランスが良く、装着者の首にかかる負担は小さい。
（１６）．（１）〜（１５）で示した構成は主としてヘルメット１Ｈについて記載しているが、実施可能であればゴーグルタイプ１Ｇや消防用面体１の如き顔面保護具に採用することも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は以下に示すような効果を奏する。
発明の実施の形態の欄に記載した内容から明らかなように、火災発生による煙等によって現場作業者の視界を妨げるような状況下でも、作業者は直接赤外線画像を見ながら両手を用いて活動できるということを満足した上で、更に使い勝手が優れた異常探査支援装置を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１の異常探査支援装置を示す斜視図。
【図２】前記実施形態１の異常探査支援装置の側面図である。
【図３】この発明の実施形態２の異常探査支援装置のゴーグル部分を示す斜視図。
【図４】前記実施形態２の異常探査支援装置の全体図。
【図５】この発明の実施形態３の異常探査支援装置の斜視図。
【図６】この発明の他の実施形態の異常探査支援装置。
【図７】光学的手法で眼線を合わせたこの発明の他の実施形態の異常探査支援装置。
【図８】この発明の他の実施形態の異常探査支援装置。
【図９】この発明の他の実施形態の異常探査支援装置。
【図１０】この発明の他の実施形態の異常探査支援装置。
【図１１】ディスプレイを別の位置に移動させるための機構の斜視図。
【図１２】ディスプレイを別の位置に移動させるための機構の斜視図。
【図１３】ディスプレイを別の位置に移動させるための機構の斜視図。
【図１４】眼線合わせについての電気的な座標変換の概念図（横から見たとき）。
【図１５】眼線合わせについての電気的な座標変換の概念図（真上からら見たとき）。
【符号の説明】
１消防用面体１（顔面保護具）
１Ｇゴーグル（顔面保護具）
１Ｈヘルメット
２ディスプレイ
３赤外線カメラ
４電子部品ユニット
４０カメラコントロール装置
４１無線データ転送装置

Claims

赤外線カメラと、少なくとも赤外線カメラ使用時には眼前に位置し且つ前記赤外線カメラで撮像した映像を再生するディスプレイを、顔面保護具又はヘルメットに設けてなる異常探査支援装置において、人体頭部に顔面保護具又はヘルメットが装着された際の正面視の輪郭内に、赤外線カメラ及びディスプレイが配置され、正面視でディスプレイから外れた位置に赤外線カメラが配置されており、赤外線カメラにより撮像した映像を光学的もしくは電気的な座標変換によって目線位置でディスプレイに再生するようにし、ディスプレイは単眼式であり、赤外線カメラとディスプレイは、人体頭部の正面を左右に分ける仮想中央線に対して、同じ側に配置されていることを特徴とする異常探査支援装置。