JPH04354275A - ヘッドモ−ション追従型映像システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、監視対象場所の状況を
映像モニタで遠隔的に監視する人の頭部の動きに追従し
て監視対象場所に設けられたテレビカメラの撮像方向を
変えるようにした映像システムに係り、詳しくは左眼用
、及び右眼用映像モニタを設けることにより、監視対象
場所の映像モニタに立体感をもたせるとともに、監視対
象場所における音声をステレオで集音し、その音声を左
右のイアホンで聞くことによって、監視対象場所に対す
る臨場感を向上させるようにしたヘッドモ−ション追従
型映像システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビカメラを用い、監視対象場
所の状況を映像モニタで遠隔監視するシステムとして、
テレビカメラを固定した固定システムや、監視人が遠隔
操作することによりテレビカメラの向きを変え、視野を
変化させるような遠隔操作システムがある。固定システ
ムの場合は、映像モニタによる視野が固定されるため、
映像モニタ中の動物、人、あるいは車両、飛行機などの
移動体を追視することは殆ど不可能である。一方、遠隔
操作システムの場合、上記移動体の追視は可能であるが
、テレビカメラの駆動操作に熟練を要するため、実用的
でないという問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
映像モニタによる遠隔監視システムの場合、テレビカメ
ラ固定システムは勿論のこと、遠隔操作システムの場合
でも、映像モニタ中の動物、人、あるいは車両、飛行機
などの移動体を追視することが困難であるが、監視場所
の状況を映像モニタで監視するシステムの場合、移動体
の追視は必要条件になることが多い。そこで本発明では
、監視対象場所の状況を映像モニタで遠隔的に監視する
人が、映像モニタによる視野を変化させたいと思ったと
き、視野の変化方向に頭部を動かすことにより、即ちヘ
ッドモ−ションにより、テレビカメラの撮像方向を変え
るようにするとともに、映像モニタの映像に立体感を持
たせ、且つ監視対象場所の音声をステレオで聞くことに
よって監視対象場所に対する臨場感を高め、監視効果を
向上させることを解決すべき技術的課題とするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題解決のための技
術的手段は、ヘッドモ−ション追従型映像システムにお
いて、監視対象場所の状況を映像モニタで遠隔的に監視
する人の頭部に挿着されるヘッドユニットには、左眼用
映像モニタと、右眼用映像モニタと、左耳用イアホンと
、右耳用イアホンと、頭部の動きに応じたピッチ角、ロ
−ル角、及びヨ−角それぞれを検出し、それぞれの検出
角度に応じた角度信号を出力するピッチ角センサ、ロ−
ル角センサ、及びヨ−角センサと、外部から無線信号の
形態で送信された映像信号を受信し、その映像信号を前
記左眼用映像モニタ及び右眼用映像モニタそれぞれが映
像可能な信号に変換して出力する映像信号受信部と、外
部から無線信号の形態で送信された音声信号を受信し、
その音声信号を前記左耳用イアホン及び右耳用イアホン
それぞれが音声発生可能な信号に変換して出力する音声
信号受信部と、前記ピッチ角センサ、ロ−ル角センサ、
及びヨ−角センサそれぞれから出力された角度信号に基
づいて前記頭部の姿勢角度を演算し、その姿勢角度信号
を出力する信号処理部と、その信号処理部から出力され
た前記姿勢角度信号を無線信号に変換して送信する角度
信号送信部とを取り付ける一方、監視対象場所には、前
記左眼用映像モニタの映像を撮像する左側テレビカメラ
と、前記右眼用映像モニタの映像を撮像する右側テレビ
カメラと、前記左耳用イアホンから出力される音声を集
音する左側マイクロホンと、前記右耳用イアホンから出
力される音声を集音する右側マイクロホンと、前記左側
テレビカメラ及び右側テレビカメラをピッチ、ロ−ル、
及びヨ−の方向に駆動する駆動部と、前記左側テレビカ
メラ及び右側テレビカメラそれぞれの撮像に基づいて生
成された画像信号を前記映像信号として無線信号の形態
で出力する映像信号送信部と、前記左側マイクロホン及
び右側マイクロホンそれぞれで集音された音声を前記音
声信号として無線信号の形態で出力する音声信号送信部
と、前記角度信号送信部から無線信号の形態で出力され
た姿勢角度信号を受信し、その姿勢角度信号に基づいた
駆動信号を前記駆動部に出力することにより、前記左側
テレビカメラ及び右側テレビカメラを前記頭部の動きに
追従するようにピッチ、ロ−ル、及びヨ−方向に駆動さ
せる角度信号受信部とを設けた構成にすることである。

【０００５】

【作用】上記構成のヘッドモ−ション追従型映像システ
ムによれば、監視対象場所の状況を映像モニタで遠隔的
に監視する人の頭部にヘッドユニットを装着する一方、
監視対象場所において、左側テレビカメラ及び右側テレ
ビカメラが監視対象場所を撮像し、左側マイクロホン及
び右側マイクロホンが監視対象場所における音声を集音
していると、映像信号送信部は左側テレビカメラ及び右
側テレビカメラそれぞれの撮像に基づいて生成された画
像信号を映像信号として無線信号の形態で出力する一方
、音声信号送信部は左側マイクロホン及び右側マイクロ
ホンそれぞれで集音された音声を音声信号として無線信
号の形態で出力する。映像信号送信部から出力された無
線形態の映像信号が、ヘッドユニットに取り付けられた
映像信号受信部において受信されると、映像信号受信部
は、その映像信号を左眼用映像モニタ及び右眼用映像モ
ニタそれぞれが映像可能な信号に変換したうえ、それぞ
れのモニタに出力する。その結果、左眼用映像モニタに
は、左側テレビカメラによる映像が写り、右眼用映像モ
ニタには、右側テレビカメラによる映像が写る。従って
、監視対象場所の状況を監視する人は、左眼、右眼それ
ぞれで左眼用映像モニタの映像、及び右眼用映像モニタ
の映像を見ることができるため、監視対象場所の映像を
遠近感、及び立体感を持って見ることができる。また、
音声信号送信部から出力された無線形態の音声信号が、
ヘッドユニットに取り付けられた音声信号受信部におい
て受信されると、音声信号受信部は、その音声信号を左
耳用イアホン及び右耳用イアホンそれぞれが音声発生可
能な信号に変換したうえ、それぞれのイアホンに出力す
る。その結果、左耳用イアホンからは左側マイクロホン
で集音された音声が出力され、右耳用イアホンからは右
側マイクロホンで集音された音声が出力される。従って
、監視対象場所の状況を監視する人は、監視対象場所の
音声をステレオ効果を持って聞くことができる。

【０００６】次に、監視対象場所の状況を監視する人の
ヘッドモ−ションによる左側テレビカメラ及び右側テレ
ビカメラの追従作用を説明する。監視対象場所の状況を
監視する人が、左眼用映像モニタ及び右眼用映像モニタ
に映し出された映像を見ながら視野を変えたいという意
志のもとに、その方向に頭を向けると、ヘッドユニット
に取り付けられたピッチ角センサ、ロ−ル角センサ、及
びヨ−角センサから頭部の姿勢に対応した角度信号が出
力される。ピッチ角センサ、ロ−ル角センサ、及びヨ−
角センサそれぞれから出力された角度信号が信号処理部
に伝送されると、信号処理部では上記角度信号に基づい
て頭部の姿勢角度を演算し、その姿勢角度信号を角度信
号送信部に出力する。その姿勢角度信号が角度信号送信
部に入力されると、角度信号送信部はその姿勢角度信号
を無線信号の形態で送信する。無線信号の形態で送信さ
れた姿勢角度信号が、角度信号受信部で受信されると、
角度信号受信部は、その姿勢角度信号に基づいた駆動信
号を駆動部に出力することにより、左側テレビカメラ及
び右側テレビカメラを前記頭部の動きに追従するように
ピッチ、ロ−ル、及びヨ−方向に駆動させる。その結果
、頭部の動きに追従するように、左側テレビカメラ及び
右側テレビカメラの撮像方向が変化するため、監視する
人の意志に従って左眼用映像モニタ及び右眼用映像モニ
タそれぞれに映し出される映像の視野が変化する。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１はヘッドモ−ション追従型映像システム
の全体的な構成を略体的に示したブロック図である。ま
た、図２は監視対象場所の状況を映像モニタで監視する
人の頭部Ｈにヘッドユニット１を装着した状態の側面図
であり、図３は頭部Ｈにヘッドユニット１を装着した状
態の平面図である。図１から図３に示すように、監視す
る人の頭部Ｈに装着されるヘッドユニット１には、左眼
用映像モニタ２と、右眼用映像モニタ３と、左耳用イア
ホン４と、右耳用イアホン５とが取り付けられている。 ヘッドユニット１には、また、頭部の動きに応じたピッ
チ角、ロ−ル角、及びヨ−角それぞれを検出し、それぞ
れの検出角度に応じた角度信号を出力するピッチ角セン
サ６、ロ−ル角センサ７、及びヨ−角センサ８が取り付
けられている。

【０００８】左眼用映像モニタ２の映像は、ヘッドユニ
ット１の先端部に取り付けられたミラ−１０とミラ−１
１との反射経路により左眼１２に入射され、右眼用映像
モニタ３の映像は、ヘッドユニット１の先端部に取り付
けられたミラ−１３とミラ−１４との反射経路により右
眼１５に入射される。また、前記ピッチ角センサ６、ロ
−ル角センサ７、及びヨ−角センサ８それぞれから出力
された角度信号を入力し、それぞれの角度信号に基づく
角速度を積分演算することにより、前記頭部Ｈの姿勢角
度を演算する回路を内蔵した信号処理部１６と、その信
号処理部１６で演算された頭部Ｈの姿勢角度信号を無線
信号に変換して送信する角度信号送信部１７がヘッドユ
ニット１に取り付けられている。尚、図４は、上記頭部
Ｈの姿勢角度を演算する回路の一例を示した電子回路図
で、ピッチ角センサ６、ロ−ル角センサ７、及びヨ−角
センサ８それぞれから出力された角度信号をオペアンプ
ＯＰ１からＯＰ３とキャパシタＣ１からＣ３とで構成さ
れる積分回路で積分することにより、頭部Ｈの姿勢角度
をピッチ角信号、ロ−ル角信号、及びヨ−角信号として
出力するものである。更に、ヘッドユニット１には、後
述の映像信号送信部３０から無線信号の形態で送信され
た映像信号を受信し、その映像信号を前記左眼用映像モ
ニタ２及び右眼用映像モニタ３それぞれが映像可能な信
号に変換して出力する映像信号受信部１８と、後述の音
声信号送信部３１から無線信号の形態で送信された音声
信号を受信し、その音声信号を前記左耳用イアホン４及
び右耳用イアホン５それぞれが音声発生可能な信号に変
換して出力する音声信号受信部１９とが取り付けられて
いる。尚、ヘッドユニット１には送受信アンテナ２０が
取り付けられており、その送受信アンテナ２０は、角度
信号送信部１７、映像信号受信部１８、及び音声信号受
信部１９と接続されている。

【０００９】前記前記左眼用映像モニタ２及び右眼用映
像モニタ３と、前記左耳用イアホン４及び右耳用イアホ
ン５とにより遠隔監視される監視対象場所には、図１に
示すように、前記左眼用映像モニタ２の映像を撮像する
左側テレビカメラ２１と、前記右眼用映像モニタ３の映
像を撮像する右側テレビカメラ２２と、前記左耳用イア
ホン４から出力される音声を集音する左側マイクロホン
２３と、前記右耳用イアホン５から出力される音声を集
音する右側マイクロホン２４とが配設されている。また
、左側テレビカメラ２１及び右側テレビカメラ２２の撮
像方向を、ピッチ方向、ロ−ル方向、及びヨ−方向に変
化させるためのピッチ用サ−ボモ−タ２５、ロ−ル用サ
−ボモ−タ２６、及びヨ−用サ−ボモ−タ２７が設けら
れている。尚、ピッチ用サ−ボモ−タ２５、ロ−ル用サ
−ボモ−タ２６、及びヨ−用サ−ボモ−タ２７が駆動さ
れたときに左側テレビカメラ２１及び右側テレビカメラ
２２の撮像方向を変えるための駆動機構の構成について
は一般的であるため、図示とその説明を省略する。

【００１０】角度信号受信部２８は、前記送受信アンテ
ナ２０を介して角度信号送信部１７から無線信号の形態
で送信された姿勢角度信号を受信し、その姿勢角度信号
に基づいた駆動信号を駆動回路部２９に出力する。駆動
回路部２９は、上記駆動信号を入力すると、前記ピッチ
用サ−ボモ−タ２５、ロ−ル用サ−ボモ−タ２６、及び
ヨ−用サ−ボモ−タ２７に対して、前記信号処理部１６
で演算された頭部Ｈの姿勢に追従するように左側テレビ
カメラ２１、及び右側テレビカメラ２２の撮像方向を変
化させるための駆動電流を通電する。映像信号送信部３
０は、前記左側テレビカメラ２１及び右側テレビカメラ
２２それぞれの撮像に基づいて生成された画像信号を映
像信号として無線信号の形態で出力する。その無線信号
の形態の映像信号は前記送受信アンテナ２０で受信され
る。また、音声信号送信部３１は、前記左側マイクロホ
ン２３及び右側マイクロホン２４それぞれで集音された
音声を音声信号として無線信号の形態で出力する。その
無線信号の形態の音声信号は、前記送受信アンテナ２０
で受信される。

【００１１】図５は、以上のように構成されたヘッドモ
−ション追従型映像システムにおける追従作用を略図で
示したものである。図５に示すように、監視対象場所の
状況を監視する人が、左眼用映像モニタ２及び右眼用映
像モニタ３に映し出された例えば飛行機Ａを追視しよう
として、その飛行機Ａの飛行方向に頭部Ｈを向けていく
と、ヘッドユニット１に取り付けられたピッチ角センサ
６、ロ−ル角センサ７、及びヨ−角センサ８から頭部Ｈ
の姿勢に対応した角度信号が出力される。上記それぞれ
のセンサから出力された角度信号が信号処理部１６にお
いて頭部Ｈの姿勢角度に変換され、その姿勢角度信号が
角度信号送信部１７から無線信号の形態で送信されると
、姿勢角度信号は角度信号受信部２８で受信される。 角度信号受信部２８は、その姿勢角度信号に基づいた駆
動信号を駆動回路部２９に出力することにより、左側テ
レビカメラ２１及び右側テレビカメラ２２を頭部Ｈの動
きに追従するようにピッチ、ロ−ル、及びヨ−方向に駆
動させる。その結果、頭部Ｈの動きに追従するように、
左側テレビカメラ２１及び右側テレビカメラ２２の撮像
方向が変化し、飛行機Ａの飛行方向に向くため、監視す
る人は、左眼用映像モニタ２１及び右眼用映像モニタ２
２それぞれに映し出される飛行機Ａを追視することがで
きる。

【００１２】次に、監視対象場所側に設けられた音声信
号送信部３１から出力された無線形態の音声信号が、ヘ
ッドユニット１に取り付けられた送受信アンテナ２０を
介して音声信号受信部１９で受信されると、音声信号受
信部３１は、その音声信号を左耳用イアホン４及び右耳
用イアホン５それぞれが音声発生可能な信号に変換した
うえ、それぞれのイアホンに出力する。その結果、左耳
用イアホン４からは左側マイクロホン２３で集音された
音声が出力され、右耳用イアホン５からは右側マイクロ
ホン２４で集音された音声が出力される。従って、監視
対象場所の状況を監視する人は監視対象場所の音声をス
テレオ効果を持って聞くことができる。

【００１３】以上のように構成されたヘッドモ−ション
追従型映像システムは、防犯用として、あるいは外部を
見るための手段が無い場所、あるいは外部を見ることが
困難な場所での外界モニタなどに用いられることは勿論
である。また、例えば図６、図７に示すように無人水中
作業艇４１に前記左側テレビカメラ２１及び右側テレビ
カメラ２２を搭載するとともに、母船４２に乗船した操
作者４３が、前記ヘッドユニット１を頭部Ｈに装着し、
無人水中作業艇４１に搭載された左側テレビカメラ２１
及び右側テレビカメラ２２からの映像を監視しながら無
人水中作業艇４１を遠隔操作することによって水中作業
を行うシステムや、図８に示すように、通常の消防車４
４では入ることが出来ず、消火困難な火事が建屋４５内
部に発生したとき、前記ヘッドユニット１を頭部Ｈに装
着した操作者Ｐが、消火ロボット４６に搭載された前記
左側テレビカメラ２１及び右側テレビカメラ２２の映像
を見ながら消火ロボット４６を遠隔操作し、ノズル４７
から消火剤を噴射させることにより火災発生部を消火す
るシステム、あるいは、操作者Ｐが、前記左側テレビカ
メラ２１及び右側テレビカメラ２２を搭載した遠隔操作
型のロボット４８を、搭載されたそれぞれのテレビカメ
ラの映像を見ながら操作することによって、強い放射線
等のために人の近づき難い原子炉４９の作業をさせるシ
ステムなどにも用いることができる。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、監視対象
場所の状況を映像モニタで遠隔的に監視する人が、映像
モニタによる視野を変化させたいと思ったとき、視野の
変化方向に頭部を動かすことによりテレビカメラの撮像
方向を自動的に変えることができるとともに、左側テレ
ビカメラ及び右側テレビカメラと、左側マイクロホン及
び右側マイクロホンとを用いて映像モニタの映像に立体
感を持たせ、且つ監視対象場所の音声をステレオで出力
させることによって監視対象場所に対する臨場感を高め
、監視効果を向上させることができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヘッドモ−ション追従型映像システムの全体的
な構成を略体的に示したブロック図である。

【図２】監視対象場所の状況を映像モニタで監視する人
の頭部Ｈにヘッドユニット１を装着した状態の側面図で
ある。

【図３】監視対象場所の状況を映像モニタで監視する人
の頭部Ｈにヘッドユニット１を装着した状態の平面図で
ある。

【図４】姿勢角度演算回路の一例を示した電子回路図で
ある。

【図５】ヘッドモ−ション追従型映像システムにおける
追従作用説明図である。

【図６】ヘッドモ−ション追従型映像システムの応用例
の無人水中作業艇の斜視図である。

【図７】無人水中作業艇の操作状況説明図である。

【図８】ヘッドモ−ション追従型映像システムの他の応
用例を示した説明図である。

【符号の説明】

１　　ヘッドユニット ２　　左眼用映像モニタ ３　　右眼用映像モニタ ４　　左耳用イアホン ５　　右耳用イアホン ６　　ピッチ角センサ ７　　ロ−ル角センサ ８　　ヨ−角センサ １６　　信号処理部 １７　　角度信号送信部 １８　　映像信号受信部 １９　　音声信号受信部 ２０　　送受信アンテナ ２１　　左側テレビカメラ ２２　　右側テレビカメラ ２３　　左側マイクロホン ２４　　右側マイクロホン ２５　　ピッチ用サ−ボモ−タ ２６　　ロ−ル用サ−ボモ−タ ２７　　ヨ−用サ−ボモ−タ ２８　　角度信号受信部 ２９　　駆動回路部 ３０　　映像信号送信部 ３１　　音声信号送信部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　監視対象場所の状況を映像モニタで遠
   隔的に監視する人の頭部に挿着されるヘッドユニットに
   は、左眼用映像モニタと、右眼用映像モニタと、左耳用
   イアホンと、右耳用イアホンと、頭部の動きに応じたピ
   ッチ角、ロ−ル角、及びヨ−角それぞれを検出し、それ
   ぞれの検出角度に応じた角度信号を出力するピッチ角セ
   ンサ、ロ−ル角センサ、及びヨ−角センサと、外部から
   無線信号の形態で送信された映像信号を受信し、その映
   像信号を前記左眼用映像モニタ及び右眼用映像モニタそ
   れぞれが映像可能な信号に変換して出力する映像信号受
   信部と、外部から無線信号の形態で送信された音声信号
   を受信し、その音声信号を前記左耳用イアホン及び右耳
   用イアホンそれぞれが音声発生可能な信号に変換して出
   力する音声信号受信部と、前記ピッチ角センサ、ロ−ル
   角センサ、及びヨ−角センサそれぞれから出力された角
   度信号に基づいて前記頭部の姿勢角度を演算し、その姿
   勢角度信号を出力する信号処理部と、その信号処理部か
   ら出力された前記姿勢角度信号を無線信号に変換して送
   信する角度信号送信部とを取り付ける一方、監視対象場
   所には、前記左眼用映像モニタの映像を撮像する左側テ
   レビカメラと、前記右眼用映像モニタの映像を撮像する
   右側テレビカメラと、前記左耳用イアホンから出力され
   る音声を集音する左側マイクロホンと、前記右耳用イア
   ホンから出力される音声を集音する右側マイクロホンと
   、前記左側テレビカメラ及び右側テレビカメラをピッチ
   、ロ−ル、及びヨ−の方向に駆動する駆動部と、前記左
   側テレビカメラ及び右側テレビカメラそれぞれの撮像に
   基づいて生成された画像信号を前記映像信号として無線
   信号の形態で出力する映像信号送信部と、前記左側マイ
   クロホン及び右側マイクロホンそれぞれで集音された音
   声を前記音声信号として無線信号の形態で出力する音声
   信号送信部と、前記角度信号送信部から無線信号の形態
   で出力された姿勢角度信号を受信し、その姿勢角度信号
   に基づいた駆動信号を前記駆動部に出力することにより
   、前記左側テレビカメラ及び右側テレビカメラを前記頭
   部の動きに追従するようにピッチ、ロ−ル、及びヨ−方
   向に駆動させる角度信号受信部とを設けたことを特徴と
   するヘッドモ−ション追従型映像システム。