(57)【要約】【課題】時間分解能に優れた聴覚を用いて、高速度な光学的な変化や微細な光学的変化等を高い時間分解能で検出できるようにすること。【解決手段】ディスプレイ４上で光学測定を行いたい点５を指定すると、画像処理装置３は、雲台６を制御して、光センサ７の方向を、上記点５に相当する実空間内の光点８に向ける。光センサ７の出力は光センサ出力処理装置９に送られ可聴音に変換され、スピーカ１０から出力される。また、光センサ出力処理装置９は、光点８が発する光の属性情報を求め、この属性情報は文字、図形、マークの変化等でディスプレイ７上に表示される。また、表示手段を人間の頭に装着可能な形状とし、視線が向いた方向にある光点の情報を、人間の聴覚で識別可能な信号に変換して出力するとともに、可視情報として上記表示手段を介して装着したものが見える目前の実画像に重ねて表示するようにしてもよい。【選択図】　　　　　図１
2004077278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定空間の中から選択された点へ光センサを自動的に指向させ、
その点の光学的な変動を取得し、該光学的な変動に関する情報を人間の聴覚で識別可能な信号に変換して出力する
ことを特徴とする光学的変動の識別方法。
【請求項２】
上記光学的な変動に関する情報を可視情報として表示する
ことを特徴とする請求項１の光学的変動の識別方法。
【請求項３】
被測定空間の中から選択された点へ光センサを自動的に指向させる手段と、
上記光センサで取得した上記選択された点の光学的な変動に関する情報を、人間の聴覚で識別可能な信号に変換して出力する手段と、
上記選択された点を含む被測定空間の画像に、上記選択された点の光学的な変動に関する情報を可視情報として重ねて表示する表示手段とを備えた
ことを特徴とする光学的変動を聴覚で識別可能な信号として出力する装置。
【請求項４】
人間の頭に装着可能な形状の表示手段を備え、
上記表示手段を介して見える目前の光景の中で、表示手段を装着した者が視点を置いた部位へ上記光センサを指向させ、
上記光センサで取得した光学的な変動に関する情報を、人間の聴覚で識別可能な信号に変換して出力するとともに、可視情報として上記表示手段を介して装着したものが見える目前の実画像に重ねて表示する
ことを特徴とする光学的変動を聴覚で識別可能な信号として出力する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元空間内に高い空間分解能で指定される任意の位置の物体の高速度の光学的変動あるいは人間の目では認識しずらい微細な光学的変動、さらに、不可視光の光学的変動をリアルタイムに音声化する光学的変動の識別方法および光学的変動を聴覚で識別可能な信号として出力する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人間は体表面から離れた空間の情報をリアルタイムに収集する際に、主に聴覚と視覚を用いる。聴覚は時間分解能にすぐれるが空間分解能に劣り、視覚は空間分解能にすぐれるが時間分解能においてきわめて貧弱である。これらふたつの感覚が相補的に機能することにより、人間の日々の生存および日常生活は維持される。
しかし、機械装置の中の異常動作箇所の発見など、目に見えるほど遅くない高速度な光学的な変化や人間の目では認識しずらい微細な光学的変化等の、高い空間分解能での検出が必要となる場合もある。
光学的変化を単に人間の聴覚で識別可能な信号に変換することのみであれば、種々の手法が考えられるが、それを、視覚の特性である高い空間分解能と結びつけ、人間の視覚機能に高時間分解能という性質を直接付加することは行われていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来においては、空間分解能に優れた聴覚と、空間分解能に優れた視覚を相補的に機能させ、目に見えるほど遅くない高速度な光学的な変化や人間の目では認識しずらい微細な光学的変化等を認識するようにした技術は存在しない。
本発明はこのような観点からなされたものであり、本発明の目的は、時間分解能に優れた聴覚を用いて、時間分解能における人間の視覚器官の限界を拡張し、高速度な光学的な変化や人間の目では認識しずらい微細な光学的変化等を、高い時間分解能で検出できるようにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、以下のように、被測定空間における光学的な高速度の変動、あるいは微細な変動を計測し、高速度な光学的な変化や人間の目では認識しずらい微細な光学的変化等を、高い時間分解能で測定する。
（１）被測定空間の中から選択された点へ光センサを自動的に指向させ、その点の光学的な変動を取得し、該光学的な変動に関する情報を人間の聴覚で識別可能な信号に変換して出力する。
（２）上記（１）において、光学的な変動に関する情報を可視情報として表示する。
（３）被測定空間の中から選択された点の光学的変動を光センサで取得し、光センサで取得した光学的な変動に関する情報を、人間の聴覚で識別可能な信号に変換して出力するとともに、被測定空間の画像に、選択された点の光学的な変動に関する情報を可視情報として重ねて表示する。
（４）表示手段を人間の頭に装着可能な形状とし、該表示手段を介して見える目前の光景の中で、表示手段を装着した者が視点を置いた部位へ上記光センサを指向させ、光センサで取得した光学的な変動に関する情報を、人間の聴覚で識別可能な信号に変換して出力するとともに、可視情報として上記表示手段を介して装着したものが見える目前の実画像に重ねて表示する。
以上のように、本発明においては、被測定空間の中から選択された点へ光センサを自動的に指向させ、その点の光学的な変動を取得し、該光学的な変動に関する情報を人間の聴覚で識別可能な信号に変換して出力するようにしたので、聴覚の補助を用いて、人間の視覚の時間分解能をの限界を拡張することができる。
また、光学的な変動に関する情報を可視情報として表示するようにしたので、聴覚だけでは認識できない光学的変動の属性情報を取得することができる。
さらに、人間の頭に装着できる形状の表示装置を用い、上記表示手段を介して見える目前の光景に光学的変動がある点の位置、光学的変動の属性情報を重ね合わせて表示することにより、一層利便性を向上させることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施例の構成例を示す図である。
図１において、１は被測定対象となる空間であり、該空間内には、例えば各種機器が置かれており、被測定空間内には一乃至複数の光学的な変動を有する点８（以下では光点８という）がある。
これらの機器は、例えば前記したように異常箇所等を有する機械装置等であり、上記光点８が発する光は、例えば前記したように目に見えるほど遅くない高速度な光学的な変動や、人間の目では認識しずらい微細な光学的変動を有する光である。また、偏光光の大きさや向き、あるいは近赤外光、紫外光等の人間には認識できない光の変動であってもよい。
２はカメラであり、カメラ２が捉える上記空間１の画像が、画像処理装置３に送られる。なお、以下では、上記空間の光景を風景とよび、カメラ２や後述する眼鏡等を介して見える画像（コンピュータ等で合成された上記空間の光景に相当する画像を含む）を実画像あるいは風景画像という。
【０００６】
カメラ３上の雲台６には光センサ７が取付けられ、雲台６は画像処理装置３から出力される指令値に応じて、上記光センサ７が指向する方向を制御する。
光点８の光学的変動は、光センサ７により検出され光センサ出力処理装置９に送られる。
なお、上記光点が発する光の波長が長波長の場合には、光点の発する光のみを光センサが検知するよう制限することが回折によって困難になるので、光点が発する光の波長は、光点が発する光のみを光センサが検出できる程度に短いことが望ましい。
光センサ出力処理装置９は、光点８が発する光の光学的変動を人間が聴覚により認識できる可聴音に変換する手段と、光センサ７の出力に基づき、光点８の光学的な属性情報を求める手段とを備える。
上記属性情報としては、例えば、光点の位置座標、光点が発する光の強度、分光スペクトル、偏光光の大きさ、偏光面の向き等である。また、黒体の場合には温度でもよいし、光点が星の場合にはスペクトル型であってもよい。
光センサ出力処理装置９から出力される可聴音はスピーカ１０から出力され、また、光点の属性情報は、画像処理装置３に送られる。
画像処理装置３は、カメラ２で捉えた風景画像に光点８を重ねてディスプレイ４に表示するとともに、上記光点８の属性情報をディスプレイ４上に表示する。
【０００７】
図１において、まず、ディスプレイ４には、カメラ２が被測定空間１の映像が、画像処理装置３によって処理され表示されている。
ユーザは、ディスプレイ４上で高時間分解能光学測定を行いたい点５を指定する。ディスプレイ４における点５の座標は画像処理装置３によって処理され、雲台６の指令値として雲台６に送られる。
雲台６はそれに従って光センサ７の方向を、ユーザがディスプレイ４上で指定した点５に相当する実空間内の光点８に向ける。光センサ７の出力は光センサ出力処理装置９に送られ、そこで人間の聴覚にて識別できる信号に変換され、スピーカ１０から出力される。
例えば、上記光点８が発する光の強度が変動をしている場合、スピーカ１０からは、光の強度に応じて大きさが変動する可聴音が出力される。なお、上記光の変動周期が人間の聴覚では認識できないような高い周波数の場合には、周波数を可聴範囲に変換して、スピーカ１０から出力するようにしてもよい。
また、例えば、上記光点８が発する光が偏光光であり、光の強度と偏光面の方向が変動している場合には、光の強度と、偏光面の方向の変動を、高さ（周波数）の異なる２つの可聴音に変換し、２つの音を合成してスピーカ１０から出力するようにしてもよい。
【０００８】
また、光センサ出力処理装置９は、光点８が発する光の属性情報を求め、画像処理装置３に送る。画像処理装置３は、聴覚だけでは充分に認識できない属性情報を、文字、図形、マークの変化等でディスプレイ７上に表示する。例えば、上記属性情報が分光スペクトルの場合にはグラフ等で表示するようにしてもよいし、また、偏光面の方向等を矢印等で示してもよい。
なお、上記光センサ７とし、受動的に光を検知するセンサだけでなく、自ら光を発するアクティブセンサを使用してもよい。例えば、自らレーザ光等を発し、例えば色の変化等、対象物で散乱／反射されてくる光の光学的変動をモニタするように構成することもできる。
また、光センサ７は、測定する光に応じて適切なものを選択する必要があり、各種の光を検出できるように複数種類の光センサ７をカメラ２の近傍に設置しておいてもよい。
【０００９】
上記では、ユーザがディスプレイ４上で光学測定を行いたい点５を指定し、光センサ７を点５に相当する実空間内の光点８に向ける場合について説明したが、まず、光センサ７により、カメラ２により捉えられている空間をスキャンして光学的変動のある点を検出し、ディスプレイ７に光学的変動がある点を表示するようにしてもよい。このように構成すれば、空間内の光点が発する光の強度が微弱で殆ど見えない場合や、光点が発する光が赤外光や紫外光等の不可視な光であっても、ユーザは光点の位置を把握することができ、光学的測定を行いたい光点をマウス等のポインティングデバイスで指定し、その点の光学的変動を可聴音として聞いたり、その点の光学的属性情報を見ることができる。
また、測定結果を画像処理装置３の記憶装置に記憶しておき、過去に測定した光点の位置や属性情報等を、現在測定している光点の表示画面上に重ねて表示できるように構成してもよい。このように、光センサ７の方向を変えても、過去に測定した光点の属性情報等を続けて表示できるように構成すれば、広い範囲での光学的変動を視覚的に捉えることができ、例えば偏光の強度、偏光面の向き等を広い範囲で視覚的に捉えることが可能となる。
【００１０】
図２、図３は本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
本実施例は図２に示すように、表示手段の形状を顔あるいは頭部に装着できる眼鏡状にし、眼鏡を介して見える実画像に重ねて光点とその属性情報を表示するように構成したものである。
眼鏡１１のフレーム１２上部に小型の雲台１３に搭載された光センサ１４が設置され、また、前記画像処理装置３、光センサ出力処理装置９はフレーム部分に内蔵され、フレーム１２にはイヤホン１５が取り付けられている。
図３は本実施例の装置構成例を示す図である。
同図に示すように、本実施例では、図１に示した画像ディスプレイ７は持たず代わりに、眼鏡部分は半透明鏡１１ａと光点とその属性情報を表示するためのディスプレイ１１ｂから構成されている。
そして、半透明鏡１１ａを介して見える実画像とディスプレイ１１ｂに表示される画像とが重ね合わされ、装着者の瞳１６に入る。
【００１１】
また、眼鏡１１には視線モニタ１７が設けられ、装着者の視点の向きが該視線モニタ１７によりモニタされ画像処理装置３に送られる。画像処理装置３は、視線モニタ１５によりモニタされた視線の移動に合わせて、前記雲台１３を制御して光センサ１４が常に視線の方向に向くように制御する。光センサ１４は視野方向の空間の光点の光学的変動を測定し、光センサ出力処理装置９に送る。
光センサ出力処理装置９は、前記したように光点８が発する光の光学的変動を人間が聴覚により認識できる可聴音に変換する手段と、光センサ１４の出力に基づき、光点８の光学的な属性情報を求める手段とを備える。
上記属性情報は、前記したように例えば、光点の位置座標、光点が発する光の強度、分光スペクトル、偏光光の大きさ、偏光面の向き等である。
光センサ出力処理装置９は、光学的の変動を人間が聴覚により認識できる可聴音に変換し、この可聴音は、イヤホン１５から出力される。
【００１２】
上記可聴音は、前記第１の実施例と同様、例えば、光の強度に応じて大きさが変動する音であり、また、上記光点８が発する光が光の強度と偏光面の方向が変動している偏光光の場合には、光の強度と、偏光面の方向の変動を、高さの異なる２つの可聴音を合成した音である。
また、光点の属性情報は、画像処理装置３に送られ、画像処理装置３は、カメラ２で捉えた風景画像に光点８を重ねてディスプレイ１１ｂに表示するとともに、上記光点８の属性情報をディスプレイ１１ｂ上に表示する。
本実施例の装置は上記構成であり、ユーザが視線を向けた方向に光点があると、その点の光学的変動を可聴音として聞いたり、その点の光学的属性情報を見ることができる。
【００１３】
なお、本実施例においても、第１の実施例と同様、光センサ１４とし、受動的に光を検知するセンサだけでなく、自ら光を発するアクティブセンサを使用してもよく、また、各種の光を検出できるように複数種類の光センサ７を設置しておいてもよい。
さらに、前記第１の実施例と同様、測定結果を画像処理装置３の記憶装置に記憶しておき、過去に視線を向けた光点の位置や属性情報等を現在見えている画面上に重ねて表示できるように構成してもよい。このように構成すれば、視線を動かした方向の測定結果を、視野内のその位置に継続して表示することができ、視線を動かすことにより、面的な情報を装着者に与えることができる。このため、広い範囲の光学的な変動を視覚的に捉えることが可能となる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、被測定空間の中から選択された点へ光センサを自動的に指向させ、その点の光学的な変動を取得し、該光学的な変動に関する情報を人間の聴覚で識別可能な信号に変換して出力し、また、光学的な変動に関する属性情報を可視情報として表示するようにしたので、聴覚の補助を用いて、人間の視覚の時間分解能をの限界を拡張することができる。
このため、高速度な光学的な変化や人間の目では認識しずらい微細な光学的変化等を、高い時間分解能で検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の装置構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例の眼鏡の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例の装置構成を示す図である。
【符号の説明】
１　　被測定対象となる空間
２　　カメラ
３　　画像処理装置
４　　ディスプレイ
５　　ディスプレイ上の点
６　　雲台
７　　光センサ
８　　光点
９　　光センサ出力処理装置
１０　スピーカ
１１　眼鏡
１２　フレーム
１３　雲台
１４　光センサ
１５　イヤホン
１６　瞳
１７　視線モニタ
【図１】
2004077278.tif 000003
【図２】
2004077278.tif 000004
【図３】
2004077278.tif 000005