JP2007286269A - 頭部装着型赤外画像視認装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】赤外線カメラ、アンテナ、所定の温度域を着色した赤外画像データを作成する画像処理部、画像処理部からのデータをアンテナから送信する無線送信機、ヘルメット用電源およびヘルメット用電源のON/OFFを制御するスイッチを備えたヘルメットと、赤外画像データを表示する画像表示素子、および画像表示素子からの射出光を装着者の瞳に導く光学系を備えたゴーグルと、無線送信機からのデータを受信する無線受信機、並びにゴーグル用電源およびゴーグル用電源のON/OFFを制御するスイッチを備えたスイッチボックスと、スイッチボックスおよびゴーグルを接続するケーブルとから構成される頭部装着型赤外画像視認装置。
【選択図】図6
Description
防災のために撮影した画像を無線で飛ばす技術としては、ヘルメットに取り付けた小型ビデオカメラで撮影した画像信号を無線送信機で送信する、火災現場の状況把握装置が提言されている(特許文献3,4)。
また、発明者等が提言した視認装置としては、ハーフミラーが形成された自由曲面プリズムを用いて、赤外と可視映像の同時視認が可能な顔面装着型の装置がある(特許文献7)。
上記従来の装置は、これらの課題を一定程度解消するものであるが、装着性の点で問題があった。すなわち、ヘルメットタイプのものにおいては、個人の頭部の大きさにあわせてバンドの締め付け等を調整する必要があるが、カメラ等重量のある部品が取り付けられていることからずれの問題が生じ、ゴーグルタイプのものにおいては、保安用ヘルメットを同時に装着することが難しかった。
(1)赤外線カメラ、電源等の重量のある付加物をヘルメットの略中心線上にレイアウトし、バランスをよくすること。
(2)熱画像と直視像との重なり合う距離を予め光学系で設定すること。
(3)赤外線カメラの画角を装着者の直視視野角と同程度にすること。
(4)手袋装着時の操作性を考慮してON/OFFスイッチを構成すること。
(5)ゴーグルのレンズ色と熱画像色との関係を工夫して視認性をよくすること。
(6)所定の温度域(例えば、人間の体温域)のみを着色表示すること。
第一の態様において、好ましくは、前記ヘルメットの前方部に電源のスイッチを設け、当該スイッチを押し込み/引き出し自在に取り付けられたパネルないしは所定回数押下することで電源のON/OFFを制御するボタンで構成したこと、前記ヘルメットの頂上部にとさか形状の凸部を形成し、該凸部に赤外線カメラ、電源、無線送信機および画像処理部を埋設し、アンテナを固設したことを特徴とする。
第二または三の態様において、好ましくは、前記ヘルメットは、頂上部にとさか形状の凸部が形成され、該凸部に赤外線カメラ、画像処理部、無線送信機およびヘルメット用電源が埋設され、凸部にアンテナが固設されること、前記スイッチは、ヘルメットの前方部に設けられた押し込み/引き出し自在に取り付けられたパネルないしは所定回数押下することでヘルメット用電源をON/OFFを制御するボタンで構成することを特徴とする。
また、本発明の第五の態様は、ヘルメットの前方位置に埋設された赤外線カメラ、ヘルメットの後方位置に配設され、所定の温度域を着色した赤外画像データを作成する画像処理部、赤外画像データを表示する画像表示素子、電源、および装着者の視野を覆うシールドを備えたヘルメットからなる頭部装着型赤外画像視認装置であって、前記シールドの一部はハーフミラーとなっており、画像表示素子からの射出光を反射して装着者の瞳に導くことを特徴とする装置を要旨とする。
第二ないし五の態様において、好ましくは、前記ゴーグルの光学系は、画像表示素子射出光を装着者の視野と重畳しないウィンドウ枠に表示すること、前記画像表示素子の視野が、赤外線カメラの視野と重なるよう構成されることこと、前記ゴーグルの光学系は、画像表示素子において赤外画像を表示する際の高温色調と同系色可視光を遮断することを特徴とする。
なお、ゴーグルの光学系をハーフミラーで構成することにより、該ハーフミラーの外側に虚像を作り出すことができることは周知の事実である。
また、各機器を接続するケーブルを最小限とすることで、装着者の作業性を向上させている。
また、ヘルメットとゴーグルが分離されているため、個人のサイズに合致する装置を選択して組み合わせることが可能となり、コスト性および汎用性に優れる。
(一)赤外線カメラ付きヘルメット
本発明の赤外線カメラ付きヘルメットは、ヘルメット1と、ヘルメット1の頂上部に固設された無線アンテナ3と、ヘルメット1に埋設された赤外線カメラ7と、スイッチ8を主たる要素とする。
ヘルメット1には、無線送信機4、赤外線カメラ7、その隣接位置に画像処理部6が中央線A−A’に沿って埋設されているため、重心が安定しており、装着時の固定性は良好である。また、ヘルメット1の側部にはストラップを取り付けることができ、これにより装着者の頭部への固定を確実にしている。
無線アンテナ3の高さは、突起物等と衝突頻度を少なくするため、高さ5cm以下とするのが好ましい。なお、ヘルメット1とゴーグル21を物理的に連結する場合には、無線アンテナ3および無線送信機4は不要となる。
なお、赤外線を可視光に変える赤外線変換装置(イメージコンバータ)または赤外線増強装置(イメージインテンシファイア)をヘルメット1に内蔵させてもよい。
なお、ヘルメット1の内側にスピーカーを内蔵させることにより、司令部(消防車や情報センター等)からの指示を受信したり、マイクロフォンを設けることで、司令部と双方向通信を行えるようにしてもよい。
視認装置はゴーグル21とスイッチボックス23とそれらを接続するケーブル22とから構成される。
ゴーグル21は、一対のレンズ26を有する両眼光学シースルーであり、赤外画像を非表示とする際は、両眼で直接現場を視認することができる。一対のレンズ26の上方には、各レンズと対向するように設けられた液晶パネル24,24からなる液晶表示部があり、赤外線カメラ7で撮像した赤外画像が電気的に分割されて表示される。ここで、液晶パネル24を1枚とし、赤外画像を片目で確認する構成としてもよい。なお、特開2002−23098に開示されるような凹面鏡状のハーフミラーが形成された自由曲面プリズムとその透過光のパワーおよび光軸を補正するプリズムとから構成される光学系を用いてもよい。
また、スイッチボックス23には、赤外線に基づく画像のコントラストなどの調整回路を内蔵させ、別個にボリューム調整つまみなどを備えていてもよい。これにより、装着者は、透過光の強度に応じて、ボリューム調整つまみを操作させることにより赤外線に基づく画像を調整することができ、周囲の光量に応じて赤外線に基づく入射光と可視光に基づく入射光とのバランスを取ることができる。
逆に、無線受信機10により、司令部からの情報を受信させる構成としてもよく、例えば、救助活動を支援するために、建物の間取り図を無線で受信する機能を付加してもよい。
本実施例では、ヘルメットの頂上部にとさか形状の凸部が形成されており、無線送信機4、赤外線カメラ7、電源2等の重量のある機器類がヘルメット1の凸部に集約しているため、装着時の安定性に優れている。内部を覆う緩衝材9には蓋11,12が設けられており、無線送信機4と画像処理部6のメンテナンスを容易にしている。
電源2は、無線送信機4と赤外線カメラ7に電力を供給するものである。本実施例では、前者が1W、後者が1.2Wの電力を消費するが、連続3時間程度の作動を可能としている。
無線アンテナ3は、ヘルメット1の頂部に固設され、約100mの伝送距離がある。
なお、電波法の規定される(特定小電力)をクリアしており、無許可で自由な使用が可
能である。
赤外線カメラ7は、対象物から放射される赤外線を捕らえる赤外線センサであり、対象物の放射する赤外線エネルギーを画像処理部6で対象物の温度分布として無線送信機4へ伝送する。赤外線カメラ7は、非冷却タイプのものであり、重量は200g程度、解像度は160×120ピクセルである。表面温度が−10℃〜400℃の物体を検知することが可能であり、温度域毎に異なる着色を施して表示することも可能である。
なお、赤外線カメラ7のレンズに赤外エネルギーを減衰させるフィルターを装着することにより、さらなる高温域(約1000℃)まで表示させることも可能である。
なお、レンズ26に紫外線、放射線などの有害光が遮断できるもの採用して、有害光を遮断する機能をもたせてもよい。
なお、本実施例ではスイッチパネル34内にゴーグル用電源を内蔵しているが、電源非内蔵型のスイッチパネルとし、ゴーグル21の他端に電源を固設することで、左右の重量バランスをとることが好ましい。
ヘルメット1には中央線に沿って赤外線カメラ7と処理ユニット29が設けられており、これらが頂上部を挟んで略対向位置に配置されることで、装着時の安定性を高めている。
本実施例では、赤外線カメラ7にモノクロカメラを採用し、特定の温度域(例えば、人間の体温の温度域)のみを着色表示する構成とし、画像処理の負荷を下げることで、処理ユニット29を小型化することを可能としている。すなわち、本実施例の構成によれば、装着者は機器類を接続するケーブル5は全てヘルメット1に内蔵されることとなる。
ヘルメット1の両側部には、電源2がそれぞれ2つ設けられており、左右の重量バランスを取っている。すなわち、偶数の電源を個左右対象に配置することが好ましい。
本実施例のバイザー27の光学系は、実施例1と同様にシースルー式を採用しているが、非透過式として赤外画像のみを表示する構成としてもよいし、単眼タイプのものでもよい。
2 電源
3 無線アンテナ
4 無線送信機
5 ケーブル
6 画像処理部
7 赤外線カメラ
8 スイッチ
9 緩衝材
10 無線受信機
11,12 蓋
21 ゴーグル
22 ケーブル
23 スイッチボックス
27 バイザー
28 ヒンジ
33 ストラップ
34 スイッチパネル
Claims (13)
- ヘルメットの頂上部近傍に赤外線カメラ、電源、無線送信機および所定の温度域を着色した赤外画像データを作成する画像処理部を埋設し、アンテナを固設し、赤外画像データをアンテナから送信する頭部装着型赤外画像視認装置。
- 前記ヘルメットの前方部に電源のスイッチを設け、当該スイッチを押し込み/引き出し自在に取り付けられたパネルないしは所定回数押下することで電源のON/OFFを制御するボタンで構成したことを特徴とする請求項1の頭部装着型赤外画像視認装置。
- 前記ヘルメットの頂上部にとさか形状の凸部を形成し、該凸部に赤外線カメラ、電源、無線送信機および画像処理部を埋設し、アンテナを固設したことを特徴とする請求項1または2の頭部装着型赤外画像視認装置。
- 赤外線カメラ、アンテナ、所定の温度域を着色した赤外画像データを作成する画像処理部、画像処理部からのデータをアンテナから送信する無線送信機、ヘルメット用電源およびヘルメット用電源のON/OFFを制御するスイッチを備えたヘルメットと、
赤外画像データを表示する画像表示素子、および画像表示素子からの射出光を装着者の瞳に導く光学系を備えたゴーグルと、
無線送信機からのデータを受信する無線受信機、並びにゴーグル用電源およびゴーグル用電源のON/OFFを制御するスイッチを備えたスイッチボックスと、
スイッチボックスおよびゴーグルを接続するケーブルとから構成される頭部装着型赤外画像視認装置。 - 赤外線カメラ、アンテナ、所定の温度域を着色した赤外画像データを作成する画像処理部、画像処理部からのデータをアンテナから送信する無線送信機、ヘルメット用電源およびヘルメット用電源のON/OFFを制御するスイッチを備えたヘルメットと、
無線送信機からのデータを受信する無線受信機、赤外画像データを表示する画像表示素子、画像表示素子からの射出光を装着者の瞳に導く光学系、ゴーグル用電源およびゴーグル用電源のON/OFFを制御するスイッチを備えたゴーグルとから構成される頭部装着型赤外画像視認装置。 - 前記ヘルメットは、頂上部にとさか形状の凸部が形成され、該凸部に赤外線カメラ、画像処理部、無線送信機およびヘルメット用電源が埋設され、凸部にアンテナが固設されることを特徴とする請求項4または5の頭部装着型赤外画像視認装置。
- 前記スイッチは、ヘルメットの前方部に設けられた押し込み/引き出し自在に取り付けられたパネルないしは所定回数押下することでヘルメット用電源のON/OFFを制御するボタンで構成することを特徴とする請求項4、5または6の頭部装着型赤外画像視認装置。
- ヘルメットの前方位置に埋設された赤外線カメラ、ヘルメットの後方位置に配設され、所定の温度域を着色した赤外画像データを作成する画像処理部、および電源を備えたヘルメットと、
赤外画像を表示する画像表示素子、および画像表示素子からの射出光を装着者の瞳に導く光学系を備え、降下位置において装着者の視野を覆うようヘルメットに傾動自在に取り付けられたゴーグルとから構成される頭部装着型赤外画像視認装置であって、
前記ゴーグルが降下位置にあるときは赤外線カメラが作動状態となり、前記ゴーグルが上昇位置にあるときは赤外線カメラが停止状態となることを特徴とする装置。 - ヘルメットの前方位置に埋設された赤外線カメラ、ヘルメットの後方位置に配設され、所定の温度域を着色した赤外画像データを作成する画像処理部、赤外画像データを表示する画像表示素子、電源、および装着者の視野を覆うシールドを備えたヘルメットからなる頭部装着型赤外画像視認装置であって、
前記シールドの一部はハーフミラーとなっており、画像表示素子からの射出光を反射して装着者の瞳に導くことを特徴とする装置。 - 前記ゴーグルの光学系は、画像表示素子射出光を装着者の視野と重畳しないウィンドウ枠に表示することを特徴とする請求項4ないし9のいずれかの頭部装着型赤外画像視認装置。
- 前記画像表示素子の視野が、赤外線カメラの視野と重なるよう構成されることを特徴とする請求項4ないし10のいずれかの頭部装着型赤外画像視認装置。
- 前記ゴーグルの光学系は、画像表示素子において赤外画像を表示する際の高温色調と同系色可視光を遮断することを特徴とする請求項4ないし11のいずれかの頭部装着型赤外画像視認装置。
- 前記ヘルメットは、音声データを受信する音声受信機とスピーカー、および/または、マイクロフォンおよびマイクロフォンにより収集した音声を送信する音声送信機を備えることを特徴とする請求項1ないし12のいずれかの頭部装着型赤外画像視認装置。
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