(57)【要約】【課題】頭部搭載式の撮像装置１を装着しながら、ハンズフリーで効率のよい作業を実現させる。簡単な構成で撮像部２の撮像範囲を使用者に明確に認識させる。【解決手段】撮像装置１は、外界を撮像する撮像部２と、撮像部２を使用者の頭部に装着するための装着部と、外界光制限部４とを有して構成される。外界光制限部４は、使用者の眼前に位置するように装着部に保持され、使用者の眼に向かって進行する外界光の透過を制限する。この外界光制限部４は、撮像部２の撮像範囲内に対応する外界光が入射する第１の領域４Ａと、撮像範囲外に対応する外界光が入射する第２の領域４Ｂとで、外界光の透過率を異ならせる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外界を撮像する撮像部と、
前記撮像部を使用者の頭部に装着するための装着部と、
使用者の眼前に位置するように前記装着部に保持され、使用者の眼に向かって進行する外界光の透過を制限する外界光制限部とを備え、
前記外界光制限部は、前記撮像部の撮像範囲内に対応する外界光が入射する第１の領域と、撮像範囲外に対応する外界光が入射する第２の領域とで、外界光の透過率を異ならせることを特徴とする頭部装着式撮像装置。
【請求項２】
前記外界光制限部は、
前記第１の領域および前記第２の領域を構成する複数の画素を有する光変調素子と、
前記光変調素子の前記第１の領域および前記第２の領域の各画素における外界光の透過を電気的に制御することにより、前記光変調素子の前記第１の領域と前記第２の領域とで外界光の透過率を異ならせる制御部とを有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項３】
前記撮像部が撮像した映像を外部に送信する通信部をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項４】
前記外界光制限部は、前記第１の領域よりも前記第２の領域における外界光の透過率を低下させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項５】
前記外界光制限部は、前記第２の領域において外界光を遮光することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項６】
前記外界光制限部の前記第１の領域を透過する外界光と、前記第２の領域を透過する外界光とで、色が異なることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項７】
前記外界光制限部は、前記第１の領域の最下部よりも下側に位置する前記第２の領域において、外界光の透過を制限することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項８】
使用者の頭部の向きを検出する頭部方向検出部をさらに備え、
前記外界光制限部の前記制御部は、使用者の頭部が水平方向から下側に向いていることを前記頭部方向検出部が検出したときに、前記光変調素子の前記第１の領域と前記第２の領域とで外界光の透過率を異ならせることを特徴とする請求項２に記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項９】
使用者の視線方向を検出する視線方向検出部をさらに備え、
前記外界光制限部の前記制御部は、使用者の視線が前記撮像部の撮像範囲外を向いていることを前記視線方向検出部が検出したときに、前記光変調素子の前記第１の領域と前記第２の領域とで外界光の透過率を異ならせることを特徴とする請求項２または８に記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像部は、撮影倍率を変更することが可能であり、
前記外界光制限部の前記制御部は、前記撮像部の撮影倍率に応じて、前記光変調素子の前記第１の領域および前記第２の領域の範囲をそれぞれ変更することを特徴とする請求項２、８または９に記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像部は、撮影方向を変更することが可能であり、
前記外界光制限部の前記制御部は、前記撮像部の撮影方向に応じて、前記光変調素子の前記第１の領域および前記第２の領域の範囲をそれぞれ変更することを特徴とする請求項２、８、９または１０に記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項１２】
前記外界光制限部は、前記第１の領域および前記第２の領域の少なくとも一方の基板上に、外界光の透過率を低下させるフィルタを形成してなることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項１３】
前記外界光制限部は、前記第１の領域および前記第２の領域の少なくとも一方の基板に、外界光を吸収する色素を含有させてなることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着式撮像装置。
【請求項１４】
表示ユニットに表示された映像と外界とを同時に使用者に観察させるシースルー型の映像表示装置をさらに備え、
前記装着部が、前記撮像部とともに前記映像表示装置を保持していることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の頭部装着式撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者の頭部に装着されて外界を撮像する頭部装着式撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、使用者の頭部に装着されて外界を撮像する撮像装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。この装置で被写体を撮像する場合、まず、使用者は被写体を観察しながら、記録したい画像の構図を両手を使って決める。そして、頭部に位置するカメラ部は、使用者の両手の位置を検出して画像の切り出し範囲を設定する。続いて、使用者がシャッターレリーズを指示する言葉を発すると、マイクロホンがこれを検知して、カメラ部にシャッターレリーズを指示する。これにより、カメラ部の全撮像範囲の画像から、構図を決めた範囲（設定された切り出し範囲）の画像が切り出されて、カメラ部のメモリに記録される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０９８７号公報（段落〔００２１〕〜〔００２４〕、図２、図４、図５等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１の装置では、記録したい画像の構図を、使用者は両手を使って決める必要があるため、例えば手を使って別の作業を行いながら被写体を撮像する場合には、その作業効率が著しく低下する。したがって、頭部装着式の撮像装置を使用して作業を行う場合は、使用者が撮像範囲を両手で指定することなく、ハンズフリーの状態で被写体を撮像できるようにすることが望ましい。
【０００５】
また、頭部装着式の撮像装置を使用する際に、例えば、使用者が正面を向いた状態で前方を撮像するように撮像部を頭部に保持すれば、使用者は、自分の視線方向と撮像部の撮影方向とが一致していることから、撮像部の撮像範囲をある程度認識することができる。しかし、人間の視線は、頭部が正面を向いていても、通常、水平方向から１０度くらい下を向いていることが多く、頭部が下を向いた状態では、視線がさらに下を向くことが多い。したがって、例えば、使用者が下を向いて作業をする場合には、使用者の視線方向が撮像部の撮影方向よりもさらに下を向きやすく、撮像範囲から外れやすい。この場合、撮像部は、使用者の視線方向の先にある作業対象物を撮像することができなくなる。
【０００６】
したがって、撮像部にて作業対象物を確実に撮像できるようにするためには、使用者の視線方向が撮像部の撮像範囲から外れたときに、視線方向が外れたことを何らかの手段で使用者に明確に認識させ、例えば頭部をさらに下に向けさせるなどの行為を使用者に促すことができるようにすることが望ましい。しかも、使用者の頭部に装着されるという装置の使用形態を考慮すると、重量化を招かない簡単な構成で、撮像部の撮像範囲を使用者に明確に認識させるようにすることが望ましい。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ハンズフリーで効率よく作業を行うことができるとともに、簡単な構成で撮像部の撮像範囲を使用者に明確に認識させることができる頭部装着式撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の頭部装着式撮像装置は、外界を撮像する撮像部と、前記撮像部を使用者の頭部に装着するための装着部と、使用者の眼前に位置するように前記装着部に保持され、使用者の眼に向かって進行する外界光の透過を制限する外界光制限部とを備え、前記外界光制限部は、前記撮像部の撮像範囲内に対応する外界光が入射する第１の領域と、撮像範囲外に対応する外界光が入射する第２の領域とで、外界光の透過率を異ならせることを特徴としている。
【０００９】
本発明の頭部装着式撮像装置において、前記外界光制限部は、前記第１の領域および前記第２の領域を構成する複数の画素を有する光変調素子と、前記光変調素子の前記第１の領域および前記第２の領域の各画素における外界光の透過を電気的に制御することにより、前記光変調素子の前記第１の領域と前記第２の領域とで外界光の透過率を異ならせる制御部とを有して構成されていてもよい。
【００１０】
本発明の頭部装着式撮像装置は、前記撮像部が撮像した映像を外部に送信する通信部をさらに備えていてもよい。
【００１１】
本発明の頭部装着式撮像装置において、前記外界光制限部は、前記第１の領域よりも前記第２の領域における外界光の透過率を低下させてもよい。
【００１２】
本発明の頭部装着式撮像装置において、前記外界光制限部は、前記第２の領域において外界光を遮光してもよい。
【００１３】
本発明の頭部装着式撮像装置では、前記外界光制限部の前記第１の領域を透過する外界光と、前記第２の領域を透過する外界光とで、色が異なっていてもよい。
【００１４】
本発明の頭部装着式撮像装置において、前記外界光制限部は、前記第１の領域の最下部よりも下側に位置する前記第２の領域において、外界光の透過を制限してもよい。
【００１５】
本発明の頭部装着式撮像装置は、使用者の頭部の向きを検出する頭部方向検出部をさらに備え、前記外界光制限部の前記制御部は、使用者の頭部が水平方向から下側に向いていることを前記頭部方向検出部が検出したときに、前記光変調素子の前記第１の領域と前記第２の領域とで外界光の透過率を異ならせてもよい。
【００１６】
本発明の頭部装着式撮像装置は、使用者の視線方向を検出する視線方向検出部をさらに備え、前記外界光制限部の前記制御部は、使用者の視線が前記撮像部の撮像範囲外を向いていることを前記視線方向検出部が検出したときに、前記光変調素子の前記第１の領域と前記第２の領域とで外界光の透過率を異ならせてもよい。
【００１７】
本発明の頭部装着式撮像装置において、前記撮像部は、撮影倍率を変更することが可能であり、前記外界光制限部の前記制御部は、前記撮像部の撮影倍率に応じて、前記光変調素子の前記第１の領域および前記第２の領域の範囲をそれぞれ変更してもよい。
【００１８】
本発明の頭部装着式撮像装置において、前記撮像部は、撮影方向を変更することが可能であり、前記外界光制限部の前記制御部は、前記撮像部の撮影方向に応じて、前記光変調素子の前記第１の領域および前記第２の領域の範囲をそれぞれ変更してもよい。
【００１９】
本発明の頭部装着式撮像装置において、前記外界光制限部は、前記第１の領域および前記第２の領域の少なくとも一方の基板上に、外界光の透過率を低下させるフィルタを形成してなっていてもよい。
【００２０】
本発明の頭部装着式撮像装置において、前記外界光制限部は、前記第１の領域および前記第２の領域の少なくとも一方の基板に、外界光を吸収する色素を含有させてなっていてもよい。
【００２１】
本発明の頭部装着式撮像装置は、表示ユニットに表示された映像と外界とを同時に使用者に観察させるシースルー型の映像表示装置をさらに備え、前記装着部が、前記撮像部とともに前記映像表示装置を保持していてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、装着部によって撮像部が使用者の頭部に装着されたとき、外界光制限部は、撮像部の撮像範囲内に対応する外界光が入射する第１の領域と、撮像部の撮像範囲外に対応する外界光が入射する第２の領域とで、外界光の透過率を異ならせる。これにより、使用者は、外界光制限部の第１の領域を介して外界を観察している状態から、第２の領域を介して外界を観察する状態に移行したときに、その視線方向の外界を例えば暗く視認することになり（あるいは視認できなくなり）、視線が撮像範囲外に向いている（撮像範囲から外れている）ことを認識することができる。
【００２３】
したがって、例えば一般の撮像装置と同様のファインダー（撮像部の撮像範囲を使用者に視認させるためのビューファインダーや電子ファインダー）を設ける場合のように装置の重量化を招くことなく、第１の領域と第２の領域とで外界光の透過率を異ならせるという簡単な構成で、撮像部の撮像範囲を使用者に明確に認識させることができる。
【００２４】
また、本発明によれば、撮像に際して、使用者が両手を使って撮像を指示する必要がなく、ハンズフリーで撮像ができるので、手を使って作業を行う場合の作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の一形態に係る頭部装着式撮像装置の概略の構成を示す説明図である。
【図２】上記撮像装置の撮像部と、外界光制限部と、使用者の眼との位置関係を模式的に示す説明図である。
【図３】上記外界光制限部の一構成例を示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、上記外界光制限部における第１の領域および第２の領域の透過率の違いを模式的に示す説明図である。
【図５】上記外界光制限部の他の構成例を模式的に示す分解斜視図である。
【図６】上記外界光制限部のさらに他の構成例を模式的に示す説明図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る撮像装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、上記撮像装置の外界光制限部における第１の領域および第２の領域の範囲の変化の一例を模式的に示す説明図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、上記外界光制限部における第１の領域および第２の領域の範囲の変化の他の例を模式的に示す説明図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態に係る撮像装置、および上記撮像装置が適用される遠隔作業支援システムの概略の構成を示す説明図である。
【図１１】上記撮像装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図１２】外界光制限部を取り除いた状態での上記撮像装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００２７】
図１は、本発明の実施の一形態に係る頭部装着式撮像装置（以下、単に撮像装置と称する）１の概略の構成を示す説明図である。この撮像装置１は、撮像部２と、装着部３と、外界光制限部４とを備えている。
【００２８】
撮像部２は、使用者の前方視野内の外界を撮像するものであり、例えば一般的なＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラで構成されている。この撮像部２により、外界の静止画像または動画像を得ることができる。撮像した画像のデータについては、内蔵のメモリに記憶させたり、実施の形態３のように通信部７（図１０参照）を介して外部に送信することができる。撮像部２は、必要に応じて、オートフォーカス（ＡＦ）やズーム機能を搭載したカメラで構成することも可能である。
【００２９】
装着部３は、撮像部２を保持しながら使用者の頭部に装着するための保持部であり、例えば使用者の鼻と両耳で支持されるフレームで構成されている。なお。装着部３は、使用者の頭部に巻き付けられるベルトで構成されてもよい。
【００３０】
外界光制限部４は、装着部３によって撮像部２を使用者の頭部に装着したときに、使用者の眼前で眼と離間して位置するように装着部３に保持され、使用者の眼に向かって進行する外界光の透過を制限する。この外界光制限部４は、図２に示すように、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとを同一平面上に並べて構成されている。第１の領域４Ａは、撮像部２の撮像範囲内に対応する外界光が入射する領域であり、第２の領域４Ｂは、撮像部２の撮像範囲外に対応する外界光が入射する領域である。本実施形態では、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとでは、外界光の透過率が異なっている。
【００３１】
ここで、外界光制限部４の具体的な構成について説明する前に、第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂを上記のように規定した理由について説明する。
【００３２】
図２は、撮像部２と、外界光制限部４と、使用者の眼（瞳）との位置関係を模式的に示している。外界光制限部４と使用者の眼との離間距離Ｌ１は、どの使用者でもほぼ２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲に収まる。また、撮像部２は、使用者の眼よりも上部に位置しており、その上下方向の距離Ｌ２は、例えば３０ｍｍである。
【００３３】
上記のように、撮像部２の位置と使用者の眼の位置とは異なるため、厳密には、撮像部２の撮像範囲Ｐと、外界光制限部４の第１の領域４Ａを介して使用者が視認できる範囲Ｑとに差が生じる。しかし、上記の距離Ｌ２は３０ｍｍと短いため、撮像対象が撮像部２から例えば３００ｍｍ以上遠く離れて位置する場合には、撮像範囲Ｐと視認範囲Ｑとはほとんど一致し、撮像対象が撮像部２に近い場合でも、撮像範囲Ｐと視認範囲Ｑとのズレは小さい。このことから、撮像部２の撮像範囲Ｐと、第１の領域４Ａを介した視認範囲Ｑとは対応関係にあると言える。したがって、第１の領域４Ａは、使用者の眼に入射する外界光のうちで、撮像部２の撮像範囲内（撮像範囲Ｐ）に対応する外界光が入射する領域であり、第２の領域４Ｂは、それ以外の外界光、すなわち、撮像部２の撮像範囲外に対応する外界光が入射する領域であると表現することができる。
【００３４】
次に、外界光制限部４の具体的な構成について説明する。
【００３５】
（外界光制限部の構成例１）
図３は、外界光制限部４の一構成例を示す分解斜視図である。外界光制限部４は、平板状の基板１１と、基板１１上に貼り合わされるフィルタ（フィルム）１２とで構成されている。基板１１は、例えば透明基板であり、樹脂で構成されているが、ガラスで構成されていてもよい。なお、図３における基板１１の四隅は、実際には面取りが施されており、フィルタ１２（特にフィルタ１２ｂ）の外形は、その基板１１の外形に合っているものとする。
【００３６】
フィルタ１２は、隣接して配置される２種のフィルタ１２ａ・１２ｂで構成されている。フィルタ１２ａは、基板１１上で、撮像部２の撮像範囲内に対応する外界光が入射する領域に貼り合わされており、フィルタ１２ｂは、基板１１上で、撮像部２の撮像範囲外に対応する外界光が入射する領域に貼り合わされている。したがって、基板１１上でフィルタ１２ａが貼り合わされている領域は、第１の領域４Ａを構成し、基板１１上でフィルタ１２ｂが貼り合わされている領域は、第２の領域４Ｂを構成する。フィルタ１２ａ・１２ｂは、入射する外界光の透過率を低減するフィルタであり、透過率は互いに異なっている。これにより、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで、外界光の透過率を異ならせることができる。なお、基板１１に可視光を吸収する材料を塗装または印刷することにより、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせてもよい。
【００３７】
図４（ａ）〜図４（ｆ）は、外界光制限部４における第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの透過率の違いを模式的に示す説明図である。図４（ａ）は、第１の領域４Ａの透過率が例えば９０％と高く、第２の領域４Ｂの透過率が例えば３０％と低いことを示している。図４（ｂ）は、第１の領域４Ａの透過率が例えば９０％と高く、第２の領域４Ｂが遮光されている（透過率が０％に近い）ことを示している。図４（ｃ）は、第１の領域４Ａの透過率が例えば８０％と高く、第２の領域４Ｂの透過率が例えば３０％と低いことを示している。図４（ｄ）は、第１の領域４Ａの透過率が例えば３０％と低く、第２の領域４Ｂの透過率が例えば８０％と高いことを示している。
【００３８】
図４（ｅ）は、第１の領域４Ａの透過率が例えば９０％と高く、第２の領域４Ｂの透過率が例えば３０％と低いが、第１の領域４Ａの最下部よりも下側に位置する第２の領域４Ｂのみ、フィルタ１２ｂを貼って透過率を低下させた状態を示している。図４（ｆ）は、第１の領域４Ａの透過率が例えば９０％と高く、第２の領域４Ｂが遮光されている（透過率が０％に近い）が、図４（ｅ）と同様に、第１の領域４Ａの最下部よりも下側に位置する第２の領域４Ｂのみ、フィルタ１２ｂを貼って遮光した状態を示している。
【００３９】
このように、第１の領域４Ａの透過率は第２の領域４Ｂの透過率よりも高くてもよいし（図４（ａ）〜図４（ｃ）、図４（ｅ）（ｆ）参照）、第１の領域４Ａの透過率は第２の領域４Ｂの透過率よりも低くてもよい（図４（ｄ）参照）。
【００４０】
また、フィルタ１２ａ・１２ｂの透過率を異ならせるだけでなく、フィルタ１２ａ・１２ｂの色（色相）も変えるようにしてもよい。例えば、フィルタ１２ａ・１２ｂの色の組み合わせとして、赤色と青色、黄色と緑色、などの組み合わせとしてもよい。この場合、第１の領域４Ａを透過する外界光と第２の領域４Ｂを透過する外界光とで、さらに色を異ならせることができる。
【００４１】
さらに、フィルタ１２をフィルタ１２ｂのみで構成する、つまり、第１の領域４Ａにはフィルタ１２ａを設けないようにして、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで透過率を異ならせるようにしてもよい。この場合は、第１の領域４Ａの透過率が１００％に近づくため、使用者は第１の領域４Ａを介して外界を良好に視認することができる。逆に、フィルタ１２をフィルタ１２ａのみで構成する、つまり、第２の領域４Ｂにはフィルタ１２ｂを設けないようにして、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで透過率を異ならせるようにしてもよい。
【００４２】
このように、第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの少なくとも一方の基板１１上に、外界光の透過率を低下させるフィルタ１２（フィルタ１２ａ・１２ｂの少なくとも一方）を形成することにより、外界光制限部４が第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせる構成を確実に実現することができる。
【００４３】
（外界光制限部の構成例２）
図５は、外界光制限部４の他の構成例を模式的に示す分解斜視図である。同図に示すように、外界光制限部４は、平板状の基板２１と、外界光を吸収する色素を含有する基板２２とで構成されている。なお、図５における基板２２の四隅は、実際には面取りが施されているものとする。
【００４４】
基板２１は、撮像部２の撮像範囲内に対応する外界光が入射する領域に対応する大きさで形成され、基板２２の開口部２２ａに嵌められて第１の領域４Ａを構成している。基板２２は、中央に開口部２２ａを有して枠状に形成されており、撮像部２の撮像範囲外に対応する外界光が入射する第２の領域４Ｂを構成している。
【００４５】
ここで、基板２２に含有させる色素としては、黒色色素（例えばカーボンブラック）を考えることができる。この黒色色素の添加量を変えることにより、第２の領域４Ｂにおける外界光の透過率を調整することができる。
【００４６】
また、基板２１にも黒色色素を含有させるとともに、基板２１と基板２２とで黒色色素の添加量を変えることにより、図４（ａ）〜図４（ｆ）と同様に、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで、外界光の透過率を互いに異ならせることもできる。このとき、第１の領域４Ａの透過率は、第２の領域４Ｂの透過率より高くてもよいし、低くてもよい。
【００４７】
なお、基板２２に含有させる色素として、黒色以外に着色された色素を用いるようにしてもよい。この場合は、第１の領域４Ａを透過する外界光と第２の領域４Ｂを透過する外界光とで、さらに色を異ならせることができる。
【００４８】
このように、第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの少なくとも一方の基板（基板２１・２２の少なくとも一方）に、外界光を吸収する色素を含有させることによっても、外界光制限部４が第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせる構成を確実に実現することができる。
【００４９】
なお、構成例１と構成例２とを組み合わせて外界光制限部４を構成してもよい。例えば、構成例１において、基板１１の代わりに構成例２の基板２１・２２を用いて外界光制限部４を構成することも可能である。
【００５０】
（外界光制限部の構成例３）
図６は、外界光制限部４のさらに他の構成例を模式的に示す説明図である。同図に示すように、外界光制限部４は、光変調素子３１と、制御部３２とを有して構成されていてもよい。
【００５１】
光変調素子３１は、例えば透過型の液晶表示素子（ＬＣＤ）で構成されており、上記した第１の領域４Ａを構成する複数の画素４ａと、第２の領域４Ｂを構成する複数の画素４ｂと有している。制御部３２は、各画素４ａ・４ｂにおける外界光の透過を電気的に制御することにより、光変調素子３１の第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせる。例えば、制御部３２により、各画素４ａ・４ｂへの電圧印加を制御して、各画素４ａにおける光の透過をＯＮし、各画素４ｂにおける光の透過をＯＦＦすることにより、第１の領域４Ａでは外界光をそのまま透過させて使用者の眼に導く一方で、第２の領域４Ｂにて外界光を遮光することができる。
【００５２】
このように、第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの各画素における外界光の透過を電気的に制御することにより、第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂにおいて、図４（ａ）〜図４（ｆ）と同様の透過率の制御を行うことができ、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせることができる。
【００５３】
以上、構成例１〜３で示したように、外界光制限部４が、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせることにより、使用者は、第１の領域４Ａを介して外界を観察している状態から、第２の領域４Ｂを介して外界を観察する状態に移行したときに（撮像部２の撮像範囲内から撮像範囲外に視線を向けたときに）、その視線方向の外界を例えば暗く視認することになる（第２の領域４Ｂが遮光されている場合は、視線方向の外界を視認できなくなる）。これにより、視線が撮像範囲外に向いていることを認識することができる。つまり、使用者は、自分の視線が撮像部２による撮像範囲内を向いているか、撮像範囲外を向いているかを明確に区別し、認識することができる。
【００５４】
したがって、撮像部２の撮像範囲を使用者に視認させるためのファインダー（ビューファインダー、電子ファインダー）を別途設ける場合には、必要な光学系や表示素子を配置する分、装置の重量化を招くが、本発明によれば、外界光制限部４を設けても、上記ファインダーを設ける場合ほど装置が重量化することはなく、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせるという簡単な構成で、撮像部２の撮像範囲を使用者に明確に認識させることができる。
【００５５】
また、撮像に際して、使用者が両手を使って撮像を指示する必要がなく、ハンズフリーで撮像ができるので、手を使って作業を行う場合の作業効率を向上させることができる。
【００５６】
なお、外界光制限部４における外界光の透過率の低下は、上述のように、第２の領域４Ｂに対してのみ行ってもよいし、第１の領域４Ａに対してのみ行ってもよいし、両方の領域に対して行ってもよい。
【００５７】
また、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせるタイミングとしては、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで最初から透過率を異ならせてもよいし（構成例１および２参照）、あるタイミングで（ある条件を満足したときに）透過率を異ならせるようにしてもよい。
【００５８】
例えば、構成例３では、第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂにおける外界光の透過を電気的に制御できるので、撮像部２による撮像を行わないときには、使用者が撮像範囲を認識する必要がなく、外界光制限部４が外界光を制限する必要がないので、第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂともに外界光の透過を制限しない状態とすることができる。この場合、使用者が外界を明瞭に視認できる範囲を広く確保することができる。一方、撮像部２による撮像を行う場合には、例えば第２の領域４Ｂのみ外界光の透過を制限する状態として、使用者に撮像範囲を視認させることができる。
【００５９】
つまり、構成例３では、外界光の制限が必要なときのみ、すなわち、撮像部２による撮像時において使用者が撮像範囲外に視線を向けたときのみ、第２の領域４Ｂにおける外界光の透過を制限して、撮像範囲外に視線を向けたことを使用者に認識させることができる。また、撮像部２による撮像が不要なとき、あるいは、撮像時において使用者の視線が撮像範囲内にあり、外界光の制限が不要なときには、外界光の制限を解除して、使用者に外界を見やすくさせることができる。
【００６０】
また、図４（ａ）〜図４（ｃ）、図４（ｅ）（ｆ）で示したように、外界光制限部４が、第１の領域４Ａよりも第２の領域４Ｂにおける外界光の透過率を低下させることにより、使用者は、撮像部２の撮像範囲外の外界が暗くなることによって撮像範囲を認識できる（明るく観察される外界を撮像範囲として認識できる）。また、撮像範囲内の外界は明るくなるので、使用者は作業対象（撮像部による撮像対象）が見やすくなる。
【００６１】
また、図４（ｂ）（ｆ）で示したように、外界光制限部４が第２の領域４Ｂにおいて外界光を遮光することにより、使用者は、撮像部２の撮像範囲外の外界が見えなくなるため、それによって撮像範囲外を見ていることを明確に認識することができる。
【００６２】
また、外界光制限部４の第１の領域４Ａを透過する外界光と、第２の領域４Ｂを透過する外界光とで、色が異なる構成では、使用者は、第１の領域４Ａを透過する外界光の色と、第２の領域４Ｂを透過する外界光の色とに基づき、撮像部２の撮像範囲内の外界と撮像範囲外の外界とをさらに明確に区別、認識することができる。
【００６３】
また、人間の視線は、頭部が正面を向いた場合でも、通常、水平方向から１０度くらい下を向いている場合が多く、頭部が下を向いた状態では、視線がさらに下を向くことが多い。したがって、図４（ｅ）（ｆ）で示したように、外界光制限部４が、第１の領域４Ａの最下部よりも下側に位置する第２の領域４Ｂおいて、外界光の透過を制限することにより、特に、頭部が下を向き、頭部に保持された撮像部２の撮像範囲から使用者の視線がさらに下にずれた場合でも、使用者は第２の領域４Ｂを介した視認によって撮像範囲から視線が外れたことを確実に認識することができる。
【００６４】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００６５】
図７は、本実施形態の撮像装置１の主要部の構成を示すブロック図である。同図に示すように、撮像装置１は、実施の形態１の構成例３で示した外界光制限部４を備えた構成において、頭部方向検出部５と、視線方向検出部６とをさらに有している。頭部方向検出部５および視線方向検出部６は、装着部３（図１参照）によって保持される。
【００６６】
頭部方向検出部５は、使用者の頭部の向きを検出するものであり、例えば角速度センサや水平センサで構成されている。
【００６７】
視線方向検出部６は、使用者の視線方向を検出するものであり、例えば瞳に向かって発光する発光部と、発光部で発光されて瞳で反射された光を受光する受光部と、受光部での受光量に基づいて視線方向を判断する制御部とを有して構成可能である。瞳の向きによって黒眼の位置が変化し、これによって受光部に入射する光の光量が変化するので、このような光量変化に基づいて、視線方向を検出することができる。なお、視線検出の方法としては、種々の公知の手法を適用することができる。
【００６８】
このような構成において、外界光制限部４の制御部３２は、使用者の頭部が水平方向から下側に向いていることを頭部方向検出部５が検出したときに、図４（ａ）〜図４（ｆ）で示したように、光変調素子３１の第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせるようにしてもよい。
【００６９】
頭部が下を向くと、使用者の視線が撮像部２の撮像範囲からさらに下方にずれやすいことは上述の通りであるが、頭部が下を向いたときに第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせることにより、頭部が下を向いて視線が撮像範囲からずれやすくなっていることを使用者に警告することができ、撮像部２の撮像範囲からの視線方向のずれを生じにくくすることができる。また、その他の頭部の向きでは、外界光の制限を解除して、外界を見やすくさせることができる。
【００７０】
また、制御部３２は、使用者の視線が撮像部２の撮像範囲外を向いていることを視線方向検出部６が検出したときに、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせるようにしてもよい。
【００７１】
このように、撮像部２の撮像範囲から使用者の視線がずれたときに、第１の領域４Ａと第２の領域４Ｂとで外界光の透過率を異ならせることにより、撮像範囲外に視線が向いていることを使用者に確実に認識させることができる。また、その他の視線方向については（撮像範囲内に視線が向いている場合には）、外界光の制限を解除して、外界を見やすくさせることができる。
【００７２】
また、図８（ａ）〜図８（ｃ）は、外界光制限部４における第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの範囲の変化の一例を模式的に示す説明図である。撮像部２がズーム機能を搭載しており、撮影倍率を変更することが可能であるとき、制御部３２は、撮像部２の撮影倍率に応じて、第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの範囲（面積）をそれぞれ変更してもよい。
【００７３】
例えば、ある撮影倍率（基準倍率）のときに、図８（ｂ）に示すように第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの範囲が設定されているものとする。基準倍率よりも撮影倍率が低い場合は、図８（ａ）のように、光変調素子３１の各画素を電気的に制御して、第１の領域４Ａを広くし、第２の領域４Ｂを狭くしてもよい。一方、基準倍率よりも撮影倍率が高い場合は、図８（ｃ）のように、光変調素子３１の各画素を電気的に制御して、第１の領域４Ａを狭くし、第２の領域４Ｂを広くしてもよい。
【００７４】
撮影倍率の変更は、例えば操作部（図示せず）を介した使用者からの指示や、後述する実施の形態３のようにネットワーク通信が可能な場合には、外部からの指示に基づいて行うことが可能である。撮像部２によって撮影倍率を変更することにより、例えば使用者の作業状況や作業対象物との距離に応じて、撮像範囲を所望の範囲に変更することができる。
【００７５】
また、制御部３２は、撮像部２の撮影倍率に応じて、光変調素子３１の各画素を電気的に制御して、第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの範囲をそれぞれ変更し、外界光の制限領域を変更することにより、使用者は、変更後の第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの範囲に基づいて、撮影倍率が変更されたことを認識できるとともに、変更後の撮像範囲を明確に認識することができる。
【００７６】
また、図９（ａ）〜図９（ｃ）は、外界光制限部４における第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの範囲の変化の他の例を模式的に示す説明図である。撮像部２が撮影方向を変更することが可能であるとき、制御部３２は、撮像部２の撮影方向に応じて、第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの範囲（面積）をそれぞれ変更してもよい。
【００７７】
例えば、撮像部２の撮影方向が前方であるときに、図９（ｂ）に示すように第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの範囲が設定されているものとする。撮影方向が左方向に切り替わった場合には、図９（ａ）のように、光変調素子３１の各画素を電気的に制御して、第１の領域４Ａを左方向に移動させてもよい。また、撮影方向が右方向に切り替わった場合には、図９（ｃ）のように、光変調素子３１の各画素を電気的に制御して、第１の領域４Ａを右方向に移動させるようにしてもよい。
【００７８】
撮像部２の撮影方向の変更には、例えば駆動部（図示せず）によって撮像部２を機械的に移動（回転）させることによる撮影方向の変更も含まれるし、ある撮影範囲の中の所望の範囲にズームするときの撮影方向の変更も含まれる。このように、撮像部２が撮影方向を変更することが可能であることにより、例えば使用者の作業状況に応じて、撮像範囲を所望の範囲に変更できる。
【００７９】
また、制御部３２は、撮像部２の撮影方向に応じて、光変調素子３１の各画素を電気的に制御して、第１の領域４Ａおよび第２の領域４Ｂの範囲をそれぞれ変更し、外界光の制限領域を変更するので、使用者は、撮影方向の変更と、変更後の撮像範囲とを明確に認識することができる。
【００８０】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００８１】
図１０は、本実施形態の撮像装置１、およびこの撮像装置１が適用される遠隔作業支援システム５１の概略の構成を示す説明図である。本実施形態の撮像装置１は、実施の形態１または２の構成に加えて、さらに通信部７と映像表示装置７０とを備えている。なお、映像表示装置７０の詳細については後述する。通信部７は、撮像部２が撮像した映像を外部に送信するためのインターフェースである。
【００８２】
遠隔作業支援システム５１は、撮像装置１と遠隔地に設けられたサーバ装置５２とが通信回線を介して通信可能に接続されて構築されている。サーバ装置５２は、ホストコンピュータ５３と、映像・音声記録サーバ５４と、コンテンツサーバ５５とを含んで構成されている。
【００８３】
ホストコンピュータ５３は、コンピュータ本体６１、モニタ６２、マウス６３、キーボード６４等を備えたパーソナルコンピュータで構成されている。音声・映像記録サーバ５４には、撮像装置１の撮像部２で撮影された映像や、作業者Ｂと指示者Ａとの間で交信された音声等の作業記録が記憶されている。コンテンツサーバ５５には、作業者Ｂが作業を行う際に必要な映像や音声等の作業支援情報が記録されている。
【００８４】
ホストコンピュータ５３、映像・音声記録サーバ５４およびコンテンツサーバ５５は、イーサーネットＥＮを介して互いに通信可能に接続されており、サーバ装置５２と撮像装置１とは、インターネットＩＮや、公衆回線網ＰＮ等（携帯電話やＰＨＳの通信回線、無線ＬＡＮ等を含む）を介して通信可能に接続されている。
【００８５】
上記構成の遠隔作業支援システム５１においては、作業者Ｂが撮像装置１を頭部に装着し、撮像装置１の撮像部２が作業対象物を撮像すると、撮像された映像が、撮像装置１の通信部７および上述した通信回線を介してサーバ装置５２に送信される。指示者Ａは、サーバ装置５２のホストコンピュータ５３のモニタ６２で、送信された映像を観察しながら、マウス６３やキーボード６４等によりホストコンピュータ５３を操作し、サーバ装置５２から作業者Ｂ（撮像装置１）に対して映像や音声による適切な情報を提供し、作業支援を行う。
【００８６】
撮像装置１が上述した外界光制限部４を備えていることにより、撮像装置１の使用者である作業者Ｂは、撮像部２の撮像範囲を明確に認識できる。したがって、撮像装置１の通信部７を介して送信された映像を指示者Ａが見て作業者Ｂに作業支援を行う上記の遠隔作業支援システム５１においては、作業者Ｂが認識している撮像部２の撮像範囲と、指示者Ａが見ている映像（送信された映像）の範囲とで差異がほとんど無くなる。これにより、送信された映像に基づく指示者Ａの作業支援により、作業者Ｂの作業効率を向上させることができる。
【００８７】
次に、撮像装置１の映像表示装置７０について説明する。図１１は、映像表示装置７０を備えた撮像装置１の概略の構成を示す斜視図であり、図１２は、外界光制限部４を取り除いた状態での撮像装置１の斜視図である。映像表示装置７０は、後述する表示ユニット７５に表示された映像と外界とを同時に使用者に観察させるシースルー型の映像表示装置である。
【００８８】
撮像装置１の装着部３は、撮像部２とともに映像表示装置７０を保持しており、映像表示装置７０を使用者の眼前で支持する支持手段を構成している。このような装着部３は、具体的には、テンプル７１Ｒ・７１Ｌ、ブリッジ７２、鼻当て７３Ｒ・７３Ｌで構成されている。
【００８９】
テンプル７１Ｒ・７１Ｌは、可撓性を有する弾性材等により構成された長尺状の部材であり、装着者の耳や側頭部に掛止され、撮像装置１の使用者（装着者）に対する頭部への保持および装着位置の調整を行うためのものである。なお、テンプル７１Ｒ・７１Ｌは、回動部７１Ｒａ・７１Ｌａを中心に矢印Ｐ・Ｑ方向に回動可能に支持されており、撮像装置１を頭部に装着しない場合には、テンプル７１Ｒ・７１Ｌを矢印Ｐ・Ｑ方向に回動させて透明基板７４Ｒ・７４Ｌに沿わせることにより、コンパクト化することができる。
【００９０】
ブリッジ７２は、透明基板７４Ｒ・７４Ｌの互いに対向する所定位置に架け渡された短尺の棒状部材であり、透明基板７４Ｒと透明基板７４Ｌとを一定の間隙を介した相対位置関係に保持する。
【００９１】
鼻当て７３Ｒ・７３Ｌは、撮像装置１の使用者の鼻と当接して、映像表示装置７０を使用者の眼前で支持するものであり、ブリッジ７２に設けられている。
【００９２】
上記の映像表示装置７０は、透明基板７４Ｒ・７４Ｌ、表示ユニット７５（ＬＣＤ表示部７６、接眼光学系７７）、イヤホン７８Ｒ・７８Ｌ、マイク７９、および制御ユニット８０を有している。
【００９３】
透明基板７４Ｒは、使用者の一方の眼（例えば右眼）の前に位置し、Ｕ字型のスペース７４Ｒｓを形成する略平板状の透明体である。このＵ字型のスペース７４Ｒｓには、表示ユニット７５の接眼光学系７７が嵌め込まれている。透明基板７４Ｌは、使用者の他方の眼（例えば左眼）の前に位置する平板状の透明体であり、ダミーレンズである。
【００９４】
表示ユニット７５は、使用者の右眼の前に保持されて、映像を表示するものである。表示ユニット７５のＬＣＤ表示部７６に映像を表示して、接眼光学系７７によって使用者の眼球に直接投影することにより、使用者は、恰も該映像が空中に拡大投影されているかのような虚像を観察することができる。また、使用者は、表示ユニット７５に表示された映像を右眼で観察するのと同時に、接眼光学系７７を介して外界をシースルーで観察することができる。なお、ＬＣＤ表示部７６には、撮像部２で撮像された映像以外にも、サーバ装置５２から伝送される映像を表示させることができる。
【００９５】
本実施形態では、撮像装置１の外界光制限部４は、使用者の両眼に対応して設けられている。つまり、外界光制限部４は、透明基板７４Ｒに対して使用者側とは反対側で装着部３に保持されているとともに、透明基板７４Ｌに対して使用者とは反対側で装着部３に保持されている。
【００９６】
なお、外界光制限部４は、左右のどちらか一方に設けられていてもよい。しかも、この場合、外界光制限部４は、必ずしも表示ユニット７５と同じ眼の側（ここでは右眼側）に位置する必要はない。ただし、外界光制限部４が、表示ユニット７５と同じ眼の側に位置すると、使用者は外界光制限部４による撮像範囲の認識と、表示ユニット７５に表示された映像の確認とが同時にできるという利点がある。つまり、使用者は表示映像から視線をそらすことなく、外界光制限部４により撮像部２の撮影範囲を確認可能である。
【００９７】
イヤホン７８Ｒ・７８Ｌは、使用者の耳に挿入され、使用者に音声を提供する。マイク７９は、使用者の音声を音声信号に変換する。
【００９８】
制御ユニット８０は、マイクロコンピュータからなり、電源スイッチ８１や操作スイッチ８２等を有し、これら各種操作スイッチからの信号およびサーバ装置５２からの制御信号等を受けて、映像表示装置７０で行われる表示動作や画像信号の処理動作を統括的に制御する。制御ユニット８０には、上述した通信部７（図１０参照）が設けられており、サーバ装置５２からネットワークを介して伝送された映像を表示ユニット７５に表示させることができる。また、外界光制御部４が、実施の形態１で示した光変調素子３１と制御部３２とで構成される場合、制御ユニット８０は、光変調素子３１の制御を行う制御部３２を兼ねていてもよい。
【００９９】
本実施形態のように、撮像装置１の装着部３が、撮像部２とともに映像表示装置７０を保持していることにより、作業の指示者は、サーバ装置５２から作業を支援するための情報（映像）を撮像装置１に送信し、撮像部２で撮像される映像とは別の映像をシースルー型の映像表示装置７０に表示させることができる。これにより、使用者は表示された映像を確認しながら、目的の作業を行うことができる。このように使用者の作業を支援することができるので、使用者の作業効率を向上させることができる。
【０１００】
また、指示者と通信を行わずに撮像装置１を使用する場合でも、制御ユニット８０によって映像表示装置７０の表示ユニット７５に例えば作業マニュアルを作業順に表示させることにより、使用者はマニュアルに沿って一連の作業を行うことが可能となり、これも作業支援の一つとなる。したがって、通信部７を備えずに映像表示装置７０を備えた構成であっても、使用者の作業効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、使用者の頭部に装着されて外界を撮像する頭部装着式撮像装置に利用可能であり、例えば遠隔作業支援システムに用いられる頭部装着式撮像装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１      撮像装置（頭部装着式撮像装置）
２      撮像部
３      装着部
４      外界光制限部
４Ａ    第１の領域
４ａ    画素
４Ｂ    第２の領域
４ｂ    画素
５      頭部方向検出部
６      視線方向検出部
７      通信部
１１      基板
１２      フィルタ
１２ａ    フィルタ
１２ｂ    フィルタ
２１      基板
２２      基板
３１      光変調素子
３２      制御部
７０      映像表示装置
【図１】
2011250141.tif 000003
【図２】
2011250141.tif 000004
【図３】
2011250141.tif 000005
【図４】
2011250141.tif 000006
【図５】
2011250141.tif 000007
【図６】
2011250141.tif 000008
【図７】
2011250141.tif 000009
【図８】
2011250141.tif 000010
【図９】
2011250141.tif 000011
【図１０】
2011250141.tif 000012
【図１１】
2011250141.tif 000013
【図１２】
2011250141.tif 000014