(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被観察体を拡大して見る特殊眼鏡であって、
現在の自己位置を検出する自己位置検出手段と、
デジタル地図情報が格納されたメモリと、
前記自己位置検出手段により検出された自己位置に基づき、前記メモリ内の地図情報の中から該自己位置に対応する位置が含まれる地図画像を読み出すＣＰＵと、
該ＣＰＵにより読み出された前記地図画像を眼鏡視野内に表示する表示手段と、
眼鏡が向いている方向の方位角を検出する方位角検出手段とを備え、
前記自己位置検出手段により検出された前記自己位置、および前記方位角検出手段により検出された前記方位角に基づき、前記眼鏡視野内に表示された前記地図画像中に、該自己位置に対応した位置を示すマーク、および該自己位置から現在眼鏡を向けている方向を示す印を、それぞれ表示するように構成されていることを特徴とする特殊眼鏡。
【請求項２】
双眼鏡からなり、前記表示手段が、一方の眼鏡視野内に前記地図画像を表示することを特徴とする請求項１記載の特殊眼鏡。
【請求項３】
単眼鏡もしくは双眼鏡からなり、前記表示手段が、少なくとも１つの眼鏡視野内に、前記地図画像と被観察体の像を切り替えて表示することを特徴とする請求項１記載の特殊眼鏡。
【請求項４】
単眼鏡もしくは双眼鏡からなり、前記表示手段が、少なくとも１つの眼鏡視野内に、前記地図画像と被観察体の像を重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１記載の特殊眼鏡。
【請求項５】
前記自己位置検出手段により所定時間毎の自己位置の緯度および経度を検出し、検出された該緯度および該経度に基づき、前記地図画像中に観察者の移動軌跡を示すように構成されていることを特徴とする請求項１〜４までのうちいずれか１項記載の特殊眼鏡。
【請求項６】
高度を検出する手段を備えてなることを特徴とする請求項１〜５までのうちいずれか１項記載の特殊眼鏡。
【請求項７】
俯仰角を検出する手段を備えてなることを特徴とする請求項１〜６までのうちいずれか１項記載の特殊眼鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被観察物体を拡大して見るための、双眼鏡や単眼鏡（以下、双眼鏡等と称する）に特殊機能を搭載した特殊眼鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、登山中に自己の現在位置を認識する必要が生じる場合がある。このような場合には、まず、その付近の地形図（地図帳）を拡げ、双眼鏡等で付近の目印となるような風景を観察し、磁石等でその風景の方向を特定し、次に、これらの情報に基づき、試行錯誤して地形図上で自己の現在位置を特定する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自己位置を特定しようとする度に地形図を拡げるのは面倒であり、また、足場が悪かったり、風が強かったりする場合のように地形図（地図帳）を拡げること自体が難しい場合も多い。
このような場合に、地形図（地図帳）を拡げることなく、視覚的に自己位置を特定することができれば極めて便利である。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、地形図（地図帳等）を拡げることなく、自己の現在位置を視覚的に特定することのできる特殊眼鏡を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の特殊眼鏡は、被観察体を拡大して見る特殊眼鏡であって、現在の自己位置を検出する自己位置検出手段と、デジタル地図情報が格納されたメモリと、前記自己位置検出手段により検出された自己位置に基づき、前記メモリ内の地図情報の中から該自己位置に対応する位置が含まれる地図画像を読み出すＣＰＵと、該ＣＰＵにより読み出された前記地図画像を眼鏡視野内に表示する表示手段と、眼鏡が向いている方向の方位角を検出する方位角検出手段とを備え、前記自己位置検出手段により検出された前記自己位置、および前記方位角検出手段により検出された前記方位角に基づき、前記眼鏡視野内に表示された前記地図画像中に、該自己位置に対応した位置を示すマーク、および該自己位置から現在眼鏡を向けている方向を示す印を、それぞれ表示するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００５】
また、上述した特殊眼鏡は、双眼鏡タイプとすることも単眼鏡タイプとすることも可能であり、上記表示手段は、双眼鏡の一方の眼鏡視野内に上記地図画像を表示したり、双眼鏡もしくは単眼鏡の眼鏡視野内に、上記地図画像と被観察体の像を切り替えて表示したり、あるいは双眼鏡もしくは単眼鏡の眼鏡視野内に、上記地図画像と被観察体の像を重ね合わせて表示したりすることも可能である。
【０００６】
さらに、上述した特殊眼鏡において、高度を検出する手段や俯仰角を検出する手段を備えるようにしたり、前記自己位置検出手段により所定時間毎の自己位置の緯度および経度を検出し、検出された該緯度および該経度に基づき、前記地図画像中に観察者の移動軌跡を示すようにしたりすることも可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について説明する。
図１は本発明の実施例に係る特殊眼鏡の構成を示すブロック図である。
この特殊眼鏡は双眼鏡タイプの外形をなすように形成されており、右眼によって、拡大された風景を観察し得るように、また左眼によって自己位置付近の地形図を見得るように構成されている。なお、図１の各ブロックによって示される手段は、特殊眼鏡の筺体１０内に搭載されているものであり、左眼の視野内に地形図画像を表示するものであるが、説明の便宜のために、この筺体１０の外部に表すこととする。
【０００８】
図１に示す如く、この特殊眼鏡はＧＰＳ衛星５０からの電波信号を受信するＧＰＳユニット２１、ＣＤ−ＲＯＭあるいはＩＣカード等に格納された地形図データベース２３、地形図メモリ２５、眼鏡の観察方向の方位角を検出する方位角検出センサ２７、眼鏡の観察方向の俯仰角を検出する俯仰角検出センサ２９、これら各手段からの情報を入力され、該情報に所定の演算を施して出力する、Ｉ／Ｏ機能を有するＣＰＵ３１、ＣＰＵ３１の動作プログラムが格納されたＲＯＭメモリおよび各種データを格納するＲＡＭメモリからなるメモリ部３３を備えている。また、ＣＰＵ３１には、現在の自己位置に係る情報を地図画像内にスーパーインポーズするか否か等を観察者が選択するための操作部３７が接続されている。
【０００９】
さらに、このＣＰＵ３１から出力された地形図情報および自己位置情報に基づいて、自己位置マーク等を生成するマーク・キャラクタ生成ユニット３５、ＣＰＵ３１から選択された画像データを一旦蓄積するＣ・Ｇバッファ３９、自己位置マーク等を地図画像の所定位置にスーパーインポーズするスーパーインポーズ手段４３、および地図画像信号に基づきカラーＬＣＤ（カラー液晶表示パネル；図１には示されていない）を駆動するＬＣＤ表示ドライバ４５を備えている。
上記ＧＰＳユニット２１は、複数のＧＰＳ衛星５０からの電波信号を受信し、その信号から現在の自己位置（緯度、経度、高度の絶対座標）を演算し、この演算によって求められた自己位置情報をＣＰＵ３１に送出する。
【００１０】
また、地形図データベース２３は、ＣＰＵ３１からの自己位置情報に基づき、現在位置に対応する地図画像データを地形図メモリ２５に送出する。
また、上記方位角検出センサ２７は例えば、いわゆる電子コンパス等の方位角を検出するセンサであって、眼鏡の光学系の光軸方向の方位角を容易に検出することが可能とされている。
また、上記俯仰角検出センサ２９は、眼鏡の光学系の光軸方向の俯仰角を容易に検出することが可能とされている。
また、マーク・キャラクタ生成ユニット３５は、ＣＰＵ３１の指示に応じて、現在の自己位置に対応する地図画像上の位置に所定のマークを表示するためのビデオ信号を発生するとともに、この地図画像上の所定位置にこの自己位置を表わす緯度、経度および高度の各数値（キャラクタ）データを表示するためのビデオ信号を発生する。
【００１１】
次に、図１〜図３を用いて、この特殊眼鏡の作用について説明する。
まず、ＧＰＳユニット２１においては、ＧＰＳ衛星５０から３波ないし４波のＧＰＳ電波を受信し、この受信された情報から、現在の自己位置の緯度、経度および高度を算出し、この算出された自己位置データをＣＰＵ３１に所定時間毎（例えば１秒毎）に送出する。
ＣＰＵ３１はこの入力された自己位置データに基づき、地形図データベース２３に格納された多数の区分地形図の中から、その自己位置に対応する位置が含まれる区分地形図を検索し、その検索情報データを地形図メモリ２５を介して取り込むと共に、地図画像データをＣ・Ｇバッファ３９に送出させる。
【００１２】
また、ＣＰＵ３１には、方位角検出センサ２７および俯仰角検出センサ２９から送出された、特殊眼鏡によって現在観察している方向の方位角データ、および俯仰角データが入力される。
この後、Ｃ・Ｇバッファ３９に送出された地図データは地図画像信号とされて表示ドライバ４５に送出される。
表示ドライバ４５は、入力された地図画像信号により筺体１０内の所定位置に配されたカラーＬＣＤ（カラー液晶表示パネル）７５（図３参照）を駆動し、このＬＣＤ７５上にカラー地図画像５３を映出し、図２に示す如く左眼視野内に、右眼視野内に見える風景５１と対応する地図画像を観察し得るようにしている。
【００１３】
一方、操作部３７において、観察者により、現在の自己位置をマークおよびキャラクタで表示する旨の指示操作がなされると、ＣＰＵ３１はマーク・キャラクタ生成ユニット３５に方位角データを送出するとともに、該ユニット３５に指示して、現在の自己位置を表わす所定のマーク、この自己位置を表わす緯度、経度および高度の数値（キャラクタ）、および現在の自己位置から眼鏡を向けた方向を示す矢印を各々表示するための画像信号を発生させる。
このマーク・キャラクタ生成ユニット３５で発生された画像信号は、前述したＣ・Ｇバッファ３９からの地図画像信号とスーパーインポーズ手段４３で合成され、このマーク、数値（キャラクタ）および矢印が、左眼視野内に映出された地図画像中にスーパーインポーズされる。
【００１４】
すなわち、図２に示す如く、左眼視野内に観察される地図画像５３中に、自己位置に対応した位置を示すマーク５５、自己位置の緯度、経度および高度を示す数値５７、および自己位置から現在眼鏡を向けている方向を示す矢印５９がスーパーインポーズされる。
これにより、観察者は、地図画像上で自己位置を正確に（誤差は１０ｍ程度）認識することができ、その後の行動の決定が容易となる。また、従来のように地形図を拡げ、磁石で方位を調べつつ自己位置を特定する煩わしさが不用となる。
さらに、図２に示す如く、右眼視野の中心（十字線の交点）に位置する風景を左眼視野の矢印５９上に位置する地図画像情報から特定することができるので、その風景の名称等を容易に判定することができる。
【００１５】
また、山々の尾根、谷が複雑に入り組んでいる場合等においては、操作部３７の操作により、俯仰角検出センサ２９からの俯仰角の数値が左眼視野内の地図画像５３中にスーパーインポーズされるように構成すれば、右眼視野中に見えている風景５１の特定がより容易となる。
また、筺体１０内の、右眼用および左眼用の各光学系は図３に示す如く構成されている。
【００１６】
すなわち、右眼用の光学系は、対物レンズ６５、正立プリズム６７および接眼レンズ７１を共通光軸６１ａ上に配してなり、対物レンズ６５および正立プリズム６７により結像位置６９に結像された観察風景５１の像が接眼レンズ７１により拡大されて、観察者の右眼６１に入射するようになっている。一方、左眼用の光学系は、バックライト７３、ＬＣＤ７５および接眼レンズ７７を共通光軸６３ａ上に配してなり、バックライト７３により照明された、ＬＣＤ７５上の地図画像５３が接眼レンズ７７により拡大されて観察者の左眼６３に入射するようになっている。なお、このＬＣＤ７５上に表示された地図画像５３は前述した如くして生成されたものである。
したがって、前述したように、観察者の右眼視野内には観察風景５１が、また、左眼視野内にはその観察風景５１に対応する地図画像５３が表示されることとなる。
【００１７】
なお、筺体１０内の左眼用の光学系としては、図４に示す如く、可動ミラー１０１の切換操作により観察風景５１の像と地図画像５３のいずれかが左眼８１に入射するように構成してもよい。すなわち、可動ミラー１０１が図４で示された位置に配されている場合には、バックライト９３により照明された、ＬＣＤ９５上の地図画像５３が、ミラー９９および可動ミラー１０１で反射され、レンズ９７によって結像位置８９に結像され、この後接眼レンズ９１により拡大されて観察者の左眼８１に入射する。一方、可動ミラー１０１が矢印方向に回動して、光軸８１ａ外に退避した場合には、対物レンズ８５および正立プリズム８７によって結像位置８９に結像された観察風景５１の像が接眼レンズ９１により拡大されて左眼８１に入射することになる。
【００１８】
したがって、図４に示す如く光学系を筺体１０内に構成すれば、左右両眼によって立体的に外部風景を観察することができるとともに、右眼によって観察風景５１の像を観察し、左眼によってその風景５１に対応する地図画像５３を見ることが可能となる。
なお、上記可動ミラー１０１の切換えは、図１に示す如き操作部３７の操作によりなされるように構成すればよい。
また、図５に示す如く、上記可動ミラー１０１に代えてハーフプリズム１１１を配設すれば、左眼８１で、観察風景５１の像に地図画像５３を重ねるようにして見ることができる。
【００１９】
なお、本発明の特殊眼鏡としては上述した各実施例に限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。例えば、上記実施例では地図画像を左眼視野内に表示するように構成しているが、右眼視野内に表示するように構成することももちろん可能である。
また、上記実施例では、双眼鏡タイプのものに構成されているが、筺体１０内の光学系を図４もしくは図５に示す如き構成とすれば単眼鏡タイプのものに構成することも可能である。
また、ＧＰＳユニットによる現在の自己位置の検出処理を例えば１分毎に行うようにし、検出された緯度および経度に基づき、眼鏡視野内に表示された地図画像中に観察者の移動軌跡を示すようにすることも可能である。
【００２０】
また、地図データベース用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＩＤカード等）内に格納しておく地図情報としては各種の地図情報が採用可能であるが、例えば国土地理院発行の５万分の１の区分地形図等を用いることが可能である。なお、地形図内に各地の名称が記載されていることが望ましい。
また、地図情報を表示する手段は眼鏡筺体の外部、例えば眼鏡の上壁面に装着することも可能であり、この場合には、より大きな画面を形成することが可能となる。また、この場合に表示手段を折り畳み可能としておけば、携帯性が良好となる。
【００２１】
また、本発明の特殊眼鏡としては、ＧＰＳユニットを省略することも可能である。すなわち、表示手段中に表示する地図画像は観察者の操作によって所望の地区（現在、自分がいると推定される地区）のものを選択し、観察者が、この地図画像と、眼鏡を通して観察される風景とから現在の自己位置を特定するように構成することも可能である。
また、例えば、地図上で特定できる２つの地点を眼鏡で観察したときの方位角を方位角検出センサで測定し、得られた２つの方位角の差を算出し、この算出された角度で交差する２本のカーソル直線を地図画像中に発生させ、一方のカーソル直線が地図上の上記２点のうち一方の点を、他方のカーソル直線が上記２点のうち他方の点を通過するように位置決めすることにより、これらカーソル直線の交点を自己位置として特定することができる。この場合において、高度検出センサからの高度情報や俯仰角検出センサからの俯仰角情報を勘案すれば、特定した自己位置の精度をより良好とすることができる。
【００２２】
また、ＧＰＳユニットに代えて、ジャイロスコープ等の他の自己位置検出手段を用いることが可能であり、さらに、これらＧＰＳユニット等の自己位置検出手段を有する場合においても俯仰角検出センサからの俯仰角情報を得ることにより目標位置の特定が容易となる。例えば、海上を漂流中の遭難者の位置をヘリコプタから特定する場合においては、遭難者の高度が海抜０ｍとすることができるから、ＧＰＳユニット等の自己位置検出手段からの自己位置情報と上記俯仰角情報のみから遭難者の位置（緯度、経度）を容易に演算して、表示手段中に表示させることが可能である。
【００２３】
また、眼鏡視野内の地図画像は、常に北方向が上方向となるように表示してもよいし、観察方向が上方向となるように、眼鏡を向けた方向に応じて地図画像が回転するように表示してもよい。
また、地図画像中で特定した自己位置が図２に示す如く、眼鏡視野の端部となるように設定してもよいし、眼鏡視野の中心部となるように設定してもよい。
なお、上記実施例においては画像信号およびＬＣＤがカラー画像を扱うことを前提としているが、モノクロ画像を取り扱うようにすれば、構成がより簡易となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の特殊眼鏡によれば、デジタル地図情報をメモリから読み出して、表示手段に地図画像を表示するようにしており、風景を観察しながら、この風景に対応する位置を表示手段に表示された地図画像中で特定することが可能となり、観察者は地図帳等を拡げることなしに、自己位置の特定が可能となる。
また、眼鏡視野内に地図画像を表示させるようにすれば、眼鏡の接眼部から目を離すことなく自己位置の特定を行うことができる。
さらに、ＧＰＳユニットからの自己位置情報を用いれば、観察者が地図画像を見ながら自己位置を特定する操作が不用となり、自己位置を瞬時にかつ高精度で地図画像中で特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る特殊眼鏡の構成を示すブロック図
【図２】図１に示す特殊眼鏡の視野内に見える風景および地図画像を示す図
【図３】図１に示す特殊眼鏡の光学系を示す概略図
【図４】図３に示す光学系の変更例をを示す概略図
【図５】図３に示す光学系の他の変更例をを示す概略図
【符号の説明】
１０      筺体
５０      ＧＰＳ衛星
２１      ＧＰＳユニット
２３      地形図データベース
２５      地形図メモリ
２７      方位角検出センサ
２９      俯仰角検出センサ
３１      ＣＰＵ
３３      メモリ部
３５      マーク・キャラクタ生成ユニット
３７      操作部
３９      Ｃ・Ｇバッファ
４３      スーパーインポーズ手段
４５      ＬＣＤ表示ドライバ
５１      風景
５３      地図画像
５５      マーク
５７      自己位置を示す数値
５９      矢印
６１ａ、６３ａ、８１ａ  光軸
６５、８５        対物レンズ
６７、８７        正立プリズム
６９、８９        結像位置
７１、７７、９１  接眼レンズ
７３、９３        バックライト
７５、９５        ＬＣＤ
１０１            可動ミラー
１１１            ハーフプリズム
【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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