JP2006071726A - 重畳型画像観察装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被写体を実視野で観察しながら重畳的に、高効率に情報を表示できる重畳型画像観察装置を提供すること。
【解決手段】撮像された被写体110を画像認識により特定する画像認識部105と、特定された被写体110に関する被写体情報を所定の表示画角Bで表示する電子情報表示部101と、表示画角Bから10°を減じた角度よりも小さい撮像画角Aで被写体110を撮像する撮像部104と、電子情報表示部101に表示された被写体情報を被写体110の実視野に重畳的に表示する半透過光学素子102と有する。
【選択図】 図1
【解決手段】撮像された被写体110を画像認識により特定する画像認識部105と、特定された被写体110に関する被写体情報を所定の表示画角Bで表示する電子情報表示部101と、表示画角Bから10°を減じた角度よりも小さい撮像画角Aで被写体110を撮像する撮像部104と、電子情報表示部101に表示された被写体情報を被写体110の実視野に重畳的に表示する半透過光学素子102と有する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、重畳型画像観察装置に関し、特に被写体を実視野で観察しながら重畳的に情報を表示する重畳型画像観察装置に関する。
従来、外部景色の映像と仮想映像とを重畳して表示するシースルー型のヘッドマウントディスプレイが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。ここで、現実映像と仮想映像との間に位置的な関連付けを行なう必要がある。このため、特許文献1の構成では、公知の画像処理方法を行い、撮影した映像に含まれる所定の物体の位置を検出している。
シースルー型のヘッドマウントディスプレイの使用者が、実視野に重畳して認識する情報には種々の種類がある。例えば、使用者は、実視野内の一部の映像に基づいて、被写体に関する個々の商品情報を知りたいときがある。
従来技術のヘッドマウントディスプレイは、重畳表示される情報の種類に関わらず、一定の撮像画角で外部景色の被写体を撮像している。このため、画像処理に必要な被写体情報が欠落している場合がある。この結果、画像処理を効率的に行なうことができずに問題である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、被写体を実視野で観察しながら重畳的に、高効率に情報を表示できる重畳型画像観察装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、撮像された被写体を画像認識により特定する画像認識部と、特定された被写体に関する被写体情報を所定の表示画角で表示する電子情報表示部と、表示画角から10°を減じた角度よりも小さい撮像画角で被写体を撮像する撮像部と、電子情報表示部に表示された被写体情報を被写体の実視野に重畳的に表示する半透過光学素子とを有することを特徴とする重畳型画像観察装置を提供できる。
また、本発明の好ましい態様によれば、撮像部は、変倍光学系を備えることが望ましい。さらに、本発明の好ましい態様によれば、撮像部は、固定焦点の光学系を備えることが望ましい。
本発明によれば、撮像部は、表示画角から10°を減じた角度よりも小さい撮像画角で被写体を撮像する。そして、画像認識部は、撮像された被写体を画像認識により特定する。これにより、より狭い範囲の密な被写体情報に基づいて画像認識を行なうことができる。このため、画像認識部は、高効率に被写体を特定できる。この結果、被写体を実視野で観察しながら重畳的に、高効率に情報を表示できる重畳型画像観察装置を提供できる。
以下に、本発明に係る重畳型画像観察装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
図1は、本発明の実施例1に係る重畳型画像観察装置100の概略構成を示す図である。使用者OBSは、重畳型画像観察装置100を用いて被写体110を観察する。被写体110は、家屋110bと、植物110cと、人物110dとから成る。また、人物110dは、ネクタイ110aを着用している。重畳型画像観察装置100は、撮像部104と、電子情報表示部101と、半透過光学素子102とを有する。撮像部104として、小型カメラを用いることができる。電子情報表示部101として、液晶表示パネルや有機ELパネルを用いることができる。また、半透過光学素子102は、ホログラム素子を用いることができる。
図2−1、図2−2は、重畳型画像観察装置100の斜視図である。半透過光学素子102は、被写体110からの光を透過し、電子情報表示部101からの光を使用者OBSの方向へ反射する。これにより、半透過光学素子102は、電子情報表示部101に表示された被写体110に関する被写体情報を被写体110の実視野に重畳的に表示する。
図3−1は、重畳型画像観察装置100を上面から見た構成を示す。図3−2は、重畳型画像観察装置100の断面構成を示す。図3−3は、重畳型画像観察装置100を底面から見た構成を示す。図3−1、図3−3に示すように、重畳型画像観察装置100は、被写体110(不図示)を撮像画角Aで撮像する。なお、撮像部104の詳細なレンズ構成は後述する。
一般に人間の水平方向の視野角度は、略150°である。このうち、人間が一括して被写体を認識できる水平方向の視野角度は、略40°〜50°である。さらに、人間が注視したときの水平方向の視野角度は、略10°以下である。このように、図1において、使用者OBSが重畳型画像観察装置100を用いて被写体110を見ているときに、その水平方向の視野角は、種々の値に変化する。このため、本実施例では、視野角を定義するために表示画角Bを用いる。表示画角Bは、電子情報表示部101から射出した光のうち、半透過光学素子102で使用者OBSの方向へ反射される光の水平方向の拡がり角である。使用者OBSは、重畳型画像観察装置100の半透過光学素子102を透過して、被写体110を観察している。このため、図1では、使用者OBSが表示画角Bで被写体110を観察する範囲を矩形の枠で囲って示す。画角の角度の単位は、全て「度(°)」である。
また、図3−2に示すように、使用者OBSは、半透過光学素子102を透過して被写体110(不図示)を実視野で観察する。同時に、電子情報表示部101に表示された被写体情報の像は、半透過光学素子102により使用者OBSの方向へ反射される。これにより、使用者OBSは、被写体110を実視野で観察しつつ、重畳して被写体情報を認識できる。
図4は、撮像部104のレンズ構成を示す図である。撮像部104は変倍光学系を有している。変倍光学系は、被写体側(不図示)から順に、直角プリズムPと、負の屈折力を有するレンズL1と、正の屈折力を有するレンズL2と、撮像素子130とから構成されている。撮像素子130は、2次元CCD等を用いることができる。なお、図4では、レンズL1、L2をそれぞれ単レンズで示している。しかし、これに限られず、レンズL1、L2を複数のレンズからなるレンズ群で構成しても良い。また、各レンズのパワー配置も図4に示したものに限られず、変倍できる構成であれば良い。図4の(a)、(b)は、広角端(Wide)側から望遠端(Tele)側へのレンズ移動軌跡を示す。
図5は、撮像画角Aと表示画角Bとの関係を示す。図5において、縦軸(z軸)は撮像部104の光軸に沿った方向、横軸(x軸)は使用者OBSから見て水平方向をそれぞれ示す。また、理解の容易のため、撮像画角Aの原点と、表示画角Bの原点とを一致させる。図5において、撮像画角Aは、表示画角Bから10°を減じた角度よりも小さい。即ち、2つの画角A、Bは次式(1)を満足する。
A−B<−10° ・・・(1)
ここで、電子情報表示部101の表示画角Bは一定の値である。これに対して、撮像部104の撮像画角Aは、変倍光学系により上記式(1)を満足する範囲で可変である。
ここで、電子情報表示部101の表示画角Bは一定の値である。これに対して、撮像部104の撮像画角Aは、変倍光学系により上記式(1)を満足する範囲で可変である。
図6は、重畳型画像観察装置100の機能ブロック図である。撮像部104は、上述の変倍光学系により上記式(1)を満足する範囲で可変な倍率で被写体110を撮影する。画像認識部105は、撮像された被写体110を画像認識により特定する。使用者OBSは、予め複数のアプリケーション・プログラムのいずれか1つを選択する。このアプリケーション・プログラムは、インターネット等を介して重畳型画像観察装置100へダウンロードされる。また、アプリケーション・プログラムは、重畳型画像観察装置100内のROM(不図示)に格納しておいても良い。例えば、重畳型画像観察装置100内のROMは、商品情報プログラムを格納している。商品情報プログラムは、被写体110のうちの人物110dが着用している服、ネクタイ等のブランド名、種類、真贋情報等を検索するアプリケーションである。ここで、使用者OBSが、被写体110のうちの人物110dが着用しているネクタイ110aに関する被写体(商品)情報を知りたいときを考える。
このとき、使用者OBSは、商品情報プログラムを選択する。そして、使用者OBSは、視野内に表示されている十字状のターゲットポイント120をネクタイ110aの部分へ移動する。ターゲットポイント120の移動は、重畳型画像観察装置100の操作ボタン(不図示)を用いる。撮像部104は、変倍光学系を望遠端側に変倍(ズーム)する。これにより、撮像部104は、ターゲットポイント120近傍の狭い撮像画角Aによりネクタイ110aの詳細な画像を撮像できる。
図6において、画像認識部105は、例えば、撮像したネクタイ110aの画像をパターンマッチング処理する。パターンマッチングは、公知の画像処理法を用いる。これにより、画像認識部105は、撮像した画像を特定する。変倍制御部103は、撮像部104の変倍光学系の撮像倍率を望遠端側へ制御する。また、被写体情報データベース106は、被写体110の情報、例えばネクタイ110aに関する商品情報が格納されている。なお、本実施例では、重畳型画像観察装置100が被写体情報データベース106を備えている。しかしながら、被写体情報データベース106は、これに限られず、重畳型画像観察装置100とは異なる別個のデータベースとしても良い。このときは、重畳型画像観察装置100と、被写体情報データベース106とは、PHS回線、携帯電話回線、有線LAN、無線LAN、赤外線通信等のデータ転送を行なえるように構成する。
画像認識部105は、被写体情報データベース106から特定された被写体110に関する情報を取得する。電子情報表示部101は、取得された被写体110の情報を表示する。半透過光学素子102は、被写体110からの光を透過し、電子情報表示部101からの光を使用者OBSの方向へ反射する。これにより、半透過光学素子102は、電子情報表示部101に表示された被写体110に関する被写体情報を被写体110の実視野に重畳的に表示する。実視野に重畳的に表示される情報は、文字情報に限られない。例えば、静止画、動画などの映像情報を重畳的に表示できる。また、アイコン、天気記号、地理記号等の記号を重畳的に表示してもよい。
図7は、本実施例の情報表示の手順を示すフローチャートである。ステップS501において、使用者OBSは商品情報プログラムを選択する。ステップS502において、撮像部104は、選択された商品情報プログラムに従った撮像画角A(<B−10)で被写体110を撮像する。ステップS503において、画像認識部105は、撮像された被写体110の画像に基づいてパターンマッチング処理を行なう。ステップ504において、使用者OBSが所望した領域の画像が特定できたか、否かが判断される。判断結果が偽(No)のとき、ステップS505へ進む。撮像した範囲の画像で画像認識できないときは、さらに狭い範囲の密な画像を撮像する必要がある。このため、ステップS505において、変倍制御部103は撮像部104の変倍光学系を所定ステップ量だけ望遠端側へ変倍する。そして、ステップ502へ戻り、撮像部104は、再度、被写体110を撮像する。
また、ステップS504の判断結果が真(Yes)のときは、ステップS506へ進む。ステップS506において、画像認識部105は、被写体情報データベース106から特定された被写体、この例ではネクタイ110aの情報を取得する。ステップS507において、電子情報表示部101は、被写体情報、即ちネクタイ110aのブランド名、種類、真贋情報等を表示する。半透過光学素子102は、ネクタイ110aの実視野に重畳して、ネクタイ110aの被写体情報を表示する。
このように、使用者OBSが被写体110のうちの一部の画像領域の密な情報を知りたいときは、画像認識が完了するまで、上記式(1)を満足する範囲内で望遠端側への変倍を逐次行なう。そして、画像認識が完了した状態で、変倍動作が終了する。そして、上述のように、被写体情報が取得される。
図8は、実施例2に係る重畳型画像観察装置200の機能ブロックを示す図である。上記実施例1では、撮像部104は変倍光学系を備えている。これに対して、本実施例では、撮像部104は、固定焦点の光学系を備えている点が異なる。上記実施例1と同一の部分には、同一の符号を付し重複する説明は省略する。
撮像部104は、固定の撮像画角Aで被写体110を撮像する。撮像画角Aは、表示画角Bから10°を減じた角度よりも小さい。本実施例によれば、撮像部104は、被写体110のうちの所定の画像領域、例えばネクタイ110a近傍の密な領域を撮像する。これにより、ネクタイ110aに関するパターンマッチングを効率良く、かつ高精度に行なうことができる。このため、画像認識部105は、短時間で画像、即ちネクタイ110aを特定できる。この結果、ネクタイ110aに関するブランド名、真贋情報等を迅速、かつ簡便に、実視野に重畳して表示できる。
以上説明したように、表示画角Bに対して撮像画角Aを上記式(1)を満足する範囲内にすることで、効率良く画像認識できる。そして、使用者OBSが所望する情報を実視野に重畳して表示できる。また、表示される被写体情報は、画像認識で得られた情報を全て表示しても良い。さらに、取得された情報のうち、使用者OBSが操作ボタン(不図示)で選択した情報を表示しても良い。加えて、実視野内に表示される被写体情報の位置は、画像認識された被写体、例えばネクタイ110a近傍に表示することが望ましい。これにより、実視野の画像と、その画像に関する情報とが使用者OBSにわかりやすく重畳表示される。この結果、重畳型画像観察装置100は、教育分野、訓練分野、バーチャルリアリティ分野においても適用できる。なお、本実施例では、表示画角Bを一定にして、撮像画角Aを可変としている。しかしながら、これに限られず、撮像画角Aと表示画角Bとを可変とする構成、及び撮像画角Aを固定とし表示画角Bを可変とする構成でも良い。
さらに、上記各実施例では、使用者が重畳型画像観察装置100を手で把持して携帯電話のように使用する例を説明している。しかしながら、本発明は、携帯電話形状の重畳型画像観察装置100に限られず、例えば公知のヘッドマウントディスプレイに上述した重畳型画像観察装置100の機能を持たせても良い。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形が可能である。
以上のように、本発明に係る重畳型画像観察装置は、被写体を実視野で観察しながら重畳的に、高効率に情報を表示するときに有用である。
100 重畳型画像観察装置
101 電子情報表示部
102 半透過光学素子
103 変倍制御部
104 撮像部
105 画像認識部
106 被写体情報データベース
110 被写体
110a ネクタイ
110b 家屋
110c 植物
110d 人物
A 撮像画角
B 表示画角
101 電子情報表示部
102 半透過光学素子
103 変倍制御部
104 撮像部
105 画像認識部
106 被写体情報データベース
110 被写体
110a ネクタイ
110b 家屋
110c 植物
110d 人物
A 撮像画角
B 表示画角
Claims (3)
- 撮像された被写体を画像認識により特定する画像認識部と、
特定された前記被写体に関する被写体情報を所定の表示画角で表示する電子情報表示部と、
前記表示画角から10°を減じた角度よりも小さい撮像画角で前記被写体を撮像する撮像部と、
前記電子情報表示部に表示された前記被写体情報を前記被写体の実視野に重畳的に表示する半透過光学素子とを有することを特徴とする重畳型画像観察装置。 - 前記撮像部は、変倍光学系を備えることを特徴とする請求項1に記載の重畳型画像観察装置。
- 前記撮像部は、固定焦点の光学系を備えることを特徴とする請求項1に記載の重畳型画像観察装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004251928A JP2006071726A (ja) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | 重畳型画像観察装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004251928A JP2006071726A (ja) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | 重畳型画像観察装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006071726A true JP2006071726A (ja) | 2006-03-16 |
Family
ID=36152474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004251928A Pending JP2006071726A (ja) | 2004-08-31 | 2004-08-31 | 重畳型画像観察装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10133840A (ja) * | 1996-11-01 | 1998-05-22 | Olympus Optical Co Ltd | 情報処理用システム装置 |
JP2001051205A (ja) * | 1999-05-31 | 2001-02-23 | Asahi Optical Co Ltd | ビデオ型立体顕微鏡 |
JP2001522063A (ja) * | 1997-10-30 | 2001-11-13 | ザ マイクロオプティカル コーポレイション | 眼鏡インターフェースシステム |
-
2004
- 2004-08-31 JP JP2004251928A patent/JP2006071726A/ja active Pending
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