(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
景観の撮影手段と、この撮影手段をその景観の展望位置に位置決めする手段と、この撮影手段によって撮影された映像を録画する手段と、その録画された映像を再生して観察者に視認させる表示装置と、その表示装置に接続される画像生成部を備え、
その撮影手段は、右眼用映像の撮影部と左眼用映像の撮影部とを有し、その録画手段は、右眼用映像の録画部と左眼用映像の録画部とを有し、その表示装置は、頭部装着型とされるとともに、再生された右眼用映像を観察者の右眼に視認させ、再生された左眼用映像を観察者の左眼に視認させ、その撮影手段による景観撮影方向を３次元方向に変化させる手段を備え、その観察者の頭部の動きを検知する手段と、その動きに応じた信号により頭部装着型表示装置により表示される映像を変化させる手段とを有し、
その撮影手段によって撮影された映像は広角で取得されて録画され、
その画像生成部により、その広角で取得された映像の一部を再生時に前記表示装置により表示させ、その表示映像を観察者の頭部の動きに応じた信号により変化させる景観表示システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高層住宅の上層階からの景観、遠隔地の景観、海中の景観等を、その景観の展望場所に実際に立つことなく提供できる景観表示システムに関し、例えば、高層住宅や新規建築物の販売や建築等のためのプレゼンテーションや設定資料として必要になる当該建造物からの景観を与えるのに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、建築前の高層住宅や遠隔地の別荘等の販売に際しては、そこに立って見た場合の景観がその建造物の価値を左右することから、販売資料として用いられている。また、公共建築物等にあっては、建築前に、建築された場合にそこから見える景観を計画説明資料や設計資料として用いることが行われている。
【０００３】
従来、そのような景観は、航空写真、想像図、地形図に基づくコンピュータグラフィック（ＣＧ）画像等により提供されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
航空写真や想像図により提供される景観は、観察者にとって単に絵を見るイメージであり、臨場感が得られない。そこで、ＣＧ画像により作成された景観を頭部装着型表示装置（ＨＭＤ）を用いて観察者に視認させることで、実際の景観のイメージを再現することが試みられているが、現状のＣＧ画像では十分な質感が得られず、かえって現実離れした景観しか表現できない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決することのできる景観表示システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による景観表示システムは、景観の撮影手段と、この撮影手段をその景観の展望位置に位置決めする手段と、この撮影手段によって撮影された映像を録画する手段と、その録画された映像を再生して観察者に視認させる表示装置と、その表示装置に接続される画像生成部を備え、その撮影手段は、右眼用映像の撮影部と左眼用映像の撮影部とを有し、その録画手段は、右眼用映像の録画部と左眼用映像の録画部とを有し、その表示装置は、頭部装着型とされるとともに、再生された右眼用映像を観察者の右眼に視認させ、再生された左眼用映像を観察者の左眼に視認させ、その撮影手段による景観撮影方向を３次元方向に変化させる手段を備え、その観察者の頭部の動きを検知する手段と、その動きに応じた信号により頭部装着型表示装置により表示される映像を変化させる手段とを有し、その撮影手段によって撮影された映像は広角で取得されて録画され、その画像生成部により、その広角で取得された映像の一部を再生時に前記表示装置により表示させ、その表示映像を観察者の頭部の動きに応じた信号により変化させることを特徴とする。
【０００７】
【発明の作用および効果】
本発明のシステムにより、例えば建設予定の建造物からの景観を表示する場合は、カメラ等の撮影手段を建設機械等により景観展望位置まで移動させて位置決めして撮影を行ない、その撮影された映像をＶＴＲ等に録画し、その録画された映像を表示装置により再生して観察者に視認させる。
【０００８】
本発明によれば、実際の展望位置から撮影した景観の映像を表示装置により観察者に視認させることで、その展望位置から離れた場所で、実際には未だ建設されていない建造物等からの景観と同様の仮想空間を観察者に提供できる。これにより、観察者は未建設の建造物等からの眺めを現実さながらに体験でき、時刻によって実際に景観が変化する様子を知ることもでき、その得られる景観は建造物の設計等における非常に有効な参考資料にもなる。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１０】
図１に示す景観表示システムは、建設予定の建造物の上層階からの景観を表示するために用いられるもので、景観の撮影手段としてカメラユニット１を有する。そのカメラユニット１は架台２に取り付けられ、その架台２がクレーン車３によりロープ４を介し吊り下げられることで、景観の展望位置まで移動させられる。そのカメラユニット１に、右眼用ＶＴＲ５Ｒ、左眼用ＶＴＲ５Ｌ、制御装置６が、ケーブルあるいは無線により接続され、その制御装置６に各ＶＴＲ５Ｒ、５Ｌ、頭部装着型表示装置７、操作装置８がケーブルあるいは無線により接続される。
【００１１】
図２示すように、そのカメラユニット１は、映像信号を取り出し可能な２台のカメラ１０ａ、１０ｂと、両カメラ１０ａ、１０ｂによる撮影方向を３次元方向に変化させるジンバル機構とを有する。そのジンバル機構は、両カメラ１０ａ、１０ｂ各々の前後方向が互いに平行になるように保持するホルダー１１と、そのホルダー１１を両カメラ１０ａ、１０ｂの前後方向に直角なピッチ軸１２まわりに旋回可能に支持する一対の支持プレート１３と、そのホルダー１１を旋回駆動する第１サーボモータ１４と、両カメラ１０ａ、１０ｂを保持したホルダー１１と支持プレート１３と第１サーボモータ１４とを支持する回転テーブル１５と、その回転テーブル１５を前記ピッチ軸１２に直交するヨー軸１６まわりに旋回させる第２サーボモータ１７とを備える。
【００１２】
図３示すように、その頭部装着型表示装置７は、左右一対の表示部２１ａ、２１ｂと、両表示部２１ａ、２１ｂを保持する保持部２２とを有する。
【００１３】
その保持部２２は、例えばヘルメットやバンド形状等とされることで観察者２０の頭部に装着可能とされ、その装着により両表示部２１ａ、２１ｂは観察者２０の視野に対し一定の位置に位置決めされる。なお、観察者２０の頭部とは頭頂部に限定されず、顔面も含む頸部から上の部分をいう。
【００１４】
各表示部２１ａ、２１ｂは、それぞれＣＲＴや液晶表示パネル等の表示素子２６ａ、２６ｂと、各表示素子２６ａ、２６ｂの表示制御装置２７ａ、２７ｂと、光学系とを有する。各表示制御装置２７ａ、２７ｂは、カメラユニット１により撮影された映像の画像信号を各表示素子２６ａ、２６ｂに送り、各表示素子２６ａ、２６ｂに画像信号に対応する画像を表示させる。各光学系は、レンズ系２９ａ、２９ｂと、ミラー３０ａ、３０ｂと、第１コンバイナ３１ａ、３１ｂと、第２コンバイナ３２ａ、３２ｂとを有する。各表示素子２６ａ、２６ｂにより表示される画像の表示光は、レンズ系２９ａ、２９ｂを介してミラー３０ａ、３０ｂおよび第１コンバイナ３１ａ、３１ｂにより反射され、第２コンバイナ３２ａ、３２ｂにより反射されると共に集束され、第１コンバイナ３１ａ、３１ｂを透過し、観察者２０の目に導かれる。なお、第２コンバイナ３２ａ、３２ｂの前方において、バイザー３５が保持部２２に図１において矢印で示すように上下動可能に取り付けられる。そのバイザー３５を上方に変位することで、観察者２０は撮影画像だけでなくコンバイナ３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂを介して前方視野内の実際の物も視認でき、バイザー３５を下方に変位することで撮影画像のみを視認できる。
【００１５】
その観察者２０の頭部の動きを検知するヘッドモーションセンサ３０が設けられている。そのヘッドモーションセンサ３０は公知のもの、例えば、保持部２２に取り付けられるコイルと、そのコイルの周りに磁界を発生させる手段とを有し、磁界の中をコイルが移動することによる電流の変化に対応する信号を出力するものや、超音波の発信機と受信機とを用い、発信機を固定側に取り付け、保持部２２に受信機を取り付け、受信機の動きによる超音波の発信機から受信機までの到達時間の変化に応じた信号を出力するものを用いることができる。
【００１６】
図４に示すように、上記制御装置６は、コンピュータを有する画像生成部４１と、コンピュータを有するモータコントロール部４２と、ＶＴＲコントローラ４３とを有する。そのＶＴＲコントローラ４３は、その画像生成部４１と上記ＶＴＲ５Ｒ、５Ｌとのインターフェイスとして機能する。その画像生成部４１は、各ＶＴＲ５Ｒ、５Ｌと上記カメラユニット１の各カメラ１０ａ、１０ｂとに接続される。そのモータコントロール部４２はモータコントローラ４４に接続され、そのモータコントローラ４４はモータコントロール部４２と上記カメラユニット１の第１、第２サーボモータ１４、１７とのインターフェイスとして機能する。上記操作装置８は、上記カメラユニット１のジンバル機構操作用のジョイスティックを有するジンバル機構操作部４５と、映像信号の処理選択スイッチを有する映像処理操作部４６とを有する。そのジンバル機構操作部４５と上記ヘッドモーションセンサ３０とはモータコントロール部４２に接続される。その映像処理操作部４６と上記頭部装着型表示装置７の各表示制御装置２７ａ、２７ｂとは画像生成部４１に接続される。
【００１７】
上記画像生成部４１のコンピュータとモータコントロール部４２のコンピュータとは、記憶したプログラムに従い、観察者２０の操作による操作装置８からの信号とヘッドモーションセンサ３０からの信号とにより、互いに同期しながらシステムを制御する。
【００１８】
すなわち、クレーン車３によって任意の高さに設定された展望位置にカメラユニット１を位置決めし、ジンバル機構操作部４５のジョイスティックを操作すると、その操作に応じてモータコントロール部４２は視野方向指示信号を出力し、この信号により各サーボモータ１４、１７が駆動される。これにより、カメラユニット１の各カメラ１０ａ、１０ｂはピッチ軸１２およびヨー軸１６まわりに旋回し、図５に示すように、任意方向の視野内の景観Ａを撮影する。この撮影と同時に、映像処理操作部４６の録画指示スイッチをオンすることで、画像生成部４１は各ＶＴＲ５Ｒ、５Ｌに各カメラ１０ａ、１０ｂにより撮影された映像の画像信号の記録を指示する。これにより、その撮影された映像は各ＶＴＲ５Ｒ、５Ｌに録画される。この録画に際し、各ＶＴＲ５Ｒ、５Ｌから記録映像の画像信号がモニター信号として画像生成部４１に入力され、画像生成部４１は頭部装着型表示装置７の各表示制御装置２７ａ、２７ｂに、そのモニター信号を出力する。ここで、一方のカメラ１０ａにより撮影された映像のモニター信号は一方の表示制御装置２７ａに出力され、観察者２０の左右一方の目により視認され、他方のカメラ１０ｂにより撮影された映像のモニター信号は他方の表示制御装置２７ｂに出力され、観察者２０の左右他方の目により視認され、景観は立体画像として知覚される。
【００１９】
次に、その映像処理操作部４６の再生指示スイッチをオンすると、画像生成部４１は各ＶＴＲ５Ｒ、５Ｌに録画した映像の画像信号の出力を指示する。これにより、各ＶＴＲ５Ｒ、５Ｌから記録映像の画像信号が画像生成部４１に入力され、画像生成部４１は頭部装着型表示装置７の各表示制御装置２７ａ、２７ｂに、その記録映像の画像信号を出力する。ここで、一方のカメラ１０ａにより撮影された映像の画像信号は一方の表示制御装置２７ａに出力され、観察者２０の左右一方の目により視認され、他方のカメラ１０ｂにより撮影された映像の画像信号は他方の表示制御装置２７ｂに出力され、観察者２０の左右他方の目により視認され、図６に示すように、景観が立体画像Ｂとして知覚される。
【００２０】
また、映像処理操作部４６の切り換えスイッチをオンし、表示指示信号をオンすると、画像生成部４１は各カメラ１０ａ、１０ｂにより撮影された映像の画像信号をリアルタイムで取り込み、その画像信号を頭部装着型表示装置７に出力して観察者２０に撮影された映像をリアルタイムで視認させる。この際、ジンバル機構操作部４５の切り換えスイッチをオンすると、モータコントロール部４２は、ジョイスティックではなく、上記ヘッドモーションセンサ３０により検知される観察者２の頭部の動きに対応して視野方向指示信号を出力し、各サーボモータ１４、１７を駆動するものとされている。
【００２１】
上記実施例によれば、実際の展望位置から撮影した景観の映像を頭部装着型表示装置７により観察者２０に視認させることで、その展望位置から離れた場所で、実際には未だ建設されていない建造物からの景観と同様の仮想空間を観察者２０に提供できる。これにより、観察者２０は未建設の建造物からの眺めを現実さながらに体験でき、時刻によって実際に景観が変化する様子を知ることもでき、その得られる景観は建造物の設計等における非常に有効な参考資料にもなる。また、上記実施例では観察者２０は立体的な景観を視認することができ、より臨場感溢れる景観を満喫できる。さらに、観察者２０は撮影された映像を頭部の動きに応じてリアルタイムで視認することもでき、これにより、実際の観察時点での景観をより現実に近い状態で視認することができる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施例に限定されない。例えば、カメラユニット１で撮影する映像を広角で取得してＶＴＲ５Ｒ、５Ｌに記録しておき、画像生成部４１は広角で取得した映像の一部を再生時に頭部装着型表示装置７により表示させ、その表示映像をヘッドモーションセンサ３０の動きに応じて変化させるものであってもよい。例えば、その画像生成部４１は、広角で取得した映像を全て取り込んで記憶する領域を有し、ヘッドモーションセンサ３０の動きに対応する信号により指定された記憶領域の映像を頭部装着型表示装置７に出力する。
【００２３】
また、カメラユニット１を上記実施例のようにロープを介し吊り下げる場合、各カメラ１０ａ、１０ｂの視野方向を検知するためにジャイロコンパスを組み込み、モータコントロール部４２は、そのジャイロコンパスによる視野方向の検知信号に応じ、ジンバル機構操作部４５の操作により指定された視野方向の指示信号を補正し、指定された方向の景観を正確に撮影できるようにしてもよい。また、カメラユニット１と架台との間に防振構造を介在させてもよい。また、カメラユニット１の展望位置への位置決めはクレーン車３によるものに限定されず、例えば、建築用の仮設足場に設置してもよい。また、カメラユニット１により得られた景観に、ＣＧにより作成した例えば建造物の一部（窓枠等）の画像を重ねて表示してもよい。また、景観は建造物の高層階からのものに限定されず、遠隔地の低層建築物からの景観や、海中建築物からの景観等であってもよい。また、景観として遠景のみを再現するような場合は立体視は不要なので、カメラユニット１を単一のカメラにより構成してもよい。
【００２４】
【本発明の実施態様】
本発明による景観表示システムにおいて、その撮影手段は、右眼用映像の撮影部と左眼用映像の撮影部とを有し、その録画手段は、右眼用映像の録画部と左眼用映像の録画部とを有し、その表示装置は、頭部装着型とされるとともに、再生された右目用映像を観察者の右目に視認させ、再生された左眼用映像を観察者の左眼に視認させるのが好ましい。これにより、立体的な景観を視認することで観察者は臨場感溢れる景観を満喫できる。
【００２５】
その撮影手段による景観撮影方向を３次元方向に変化させる手段を備えるのが好ましい。これにより、広い視野に亘る景観を表示することができる。
【００２６】
その撮影手段によって撮影された映像を頭部装着型表示装置によりリアルタイムで観察者に視認させることが可能とされているのが好ましい。これにより、実際の観察時点での景観を得ることができる。
【００２７】
また、その観察者の頭部の動きを検知する手段と、その動きに応じた信号により頭部装着型表示装置により表示される映像を変化させる手段とを有するのが好ましい。これにより、観察者は頭部の変化に応じた景観を視認することができ、より現実に近い状態で景観を視認することができる。この場合、景観表示システムの撮影手段は景観を広角で撮影し、その頭部装着型表示装置は録画された景観の一部を表示し、その表示画像は観察者の頭部の動きに応じ変化するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の景観表示システムの構成説明図
【図２】本発明の実施例のカメラユニットの斜視図
【図３】本発明の実施例の頭部装着型表示装置の構成説明図
【図４】本発明の実施例の景観表示システムのブロック図
【図５】本発明の実施例の景観表示システムの録画状態を示す図
【図６】本発明の実施例の景観表示システムの表示状態を示す図
【符号の説明】
１  カメラユニット
５Ｒ、５Ｌ  ＶＴＲ
７  頭部装着型表示装置
２０  観察者
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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