(57)【要約】【課題】光学系の焦点距離の変化に伴う画角の変化に対応したシミュレート情報を重畳して同一視野に表示することが可能な風景表示装置を提供する。【解決手段】光学的手法及び電子的手法の内の少なくともいずれか一方の手法を用いて風景を眺める風景表示装置２において、眺めている風景に関する情報を光学系を介して取り込む風景情報取り込み手段４と、前記光学系の焦点距離を取得する焦点距離取得手段６と、前記焦点距離に基づいて画角を決定する画角決定手段８と、地理情報を記憶する地理情報記憶手段１０と、前記焦点距離によって決定された画角と前記地理情報とに基づいて前記画角に対応したシミュレート情報を形成するシミュレート情報形成手段１２と、前記風景に関する情報とシミュレート情報とを合成する合成手段１４とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的手法及び電子的手法の内の少なくともいずれか一方の手法を用いて風景を眺める風景表示装置において、
眺めている風景に関する情報を光学系を介して取り込む風景情報取り込み手段と、
前記光学系の焦点距離を取得する焦点距離取得手段と、
前記焦点距離に基づいて画角を決定する画角決定手段と、
地理情報を記憶する地理情報記憶手段と、
前記焦点距離によって決定された画角と前記地理情報とに基づいて前記画角に対応したシミュレート情報を形成するシミュレート情報形成手段と、
前記風景に関する情報とシミュレート情報とを合成する合成手段と、
を備えたことを特徴とする風景表示装置。
【請求項２】
前記合成手段は、半透過ミラーを有することを特徴とする請求項１記載の風景表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眺めている風景中の山や峰、或いは星や星座等の名称を認識することが可能な風景表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば望遠鏡やビデオカメラ等を用いて遠くの山並みなどの風景や景観を眺めている時に、山や峰の名前等が分からない場合がある。この場合、平面的な地図を参照しても、どの山が何という名前なのか分からないことがたびたびあり、特に、山岳愛好家であっても多くの山々が連なっている場合などには○△岳などと特定することはかなり困難である。また同様に、夜空を見上げた時には、星や星座の名前、配列形状が十分には判別できない時がある。
この場合、自身の位置を特定する手段として、例えばナビゲーションシステムが知られている。このナビゲーションシステムではＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）で取得した自身の位置情報を、予め有している地図情報に重ね合わせて表示することで、自身のいる場所及びその周囲を地図上で確認することができる。また、交差点や道路沿いの建物等の情報を平面的、或いは３次元的に認識できるようにしたナビゲーションシステムも知られている。
【０００３】
しかしながら、上記したようなナビゲーションシステムは、車輌や携帯電話に取り付けられている歩行者用のナビゲーションであって、道路を中心としたシステムであり、自身の現在地点から数百メータ或いは数キロ以上離れた風景を表示できるものはない。
このナビゲーションシステムに関連する装置として、特許文献１には、地図データと表示装置と位置情報入力装置を具備する景色表示装置が示されている。これによれば、ＧＰＳなどの位置情報取得装置を用いることや、視点の高度情報の取得や、視界方向の入力、天体情報のデータベースを用いることも示されている。すなわち、地図情報や天体情報を元に、位置、方角、時間が分かれば、景色や天体の見え方をシミュレーション表示できることが示されている。
特許文献２には、先の特許文献１の装置で得られたようなシミュレーション表示を撮像手段によって取得された画像と重畳して表示するようにした点について示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０８−２０１０７６号公報
【特許文献２】
特開平１０−２２１７５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１及び特許文献２では、いずれも、地図情報や天体情報を元に、位置、方角、時間が分かれば、景色や天体の見え方をシミュレーション表示できることを示しているが、光学系の焦点距離の変化に伴って画角が変化した場合には、それに対応して表示態様が追従できない、といった問題がある。
また、特許文献２では、シミュレーション画像の重畳についての方法を提示しているが、シミュレーション画像に重畳される画像は、電子的に撮像した画像に限っており、その使用範囲が限定されてしまう、といった問題がある。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、光学系の焦点距離の変化に伴う画角の変化に対応したシミュレート情報を重畳して同一視野に表示することが可能な風景表示装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、光学的手法及び電子的手法の内の少なくともいずれか一方の手法を用いて風景を眺める風景表示装置において、眺めている風景に関する情報を光学系を介して取り込む風景情報取り込み手段と、前記光学系の焦点距離を取得する焦点距離取得手段と、前記焦点距離に基づいて画角を決定する画角決定手段と、地理情報を記憶する地理情報記憶手段と、前記焦点距離によって決定された画角と前記地理情報とに基づいて前記画角に対応したシミュレート情報を形成するシミュレート情報形成手段と、前記風景に関する情報とシミュレート情報とを合成する合成手段とを備えたことを特徴とする風景表示装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る風景表示装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の風景表示装置の一例を示すブロック構成図、図２は光学系の焦点距離と画角との関係を説明する説明図、図３は本発明装置の動作の流れを示すためのフローチャート、図４は表示手段に表示される表示態様の一例を示す図である。
ここでは風景表示装置をビデオカメラ装置に組み合わせた場合を例にとって説明する。この風景表示装置２は、眺めている風景に関する情報を光学系４Ａを介して取り込む風景取り込み手段４と、上記光学系４Ａの焦点距離を取得する焦点距離取得手段６と、上記取得された焦点距離に基づいて画角を決定する画角決定手段８と、地理情報を記憶する地理情報記憶手段１０と、上記決定された画角と上記地理情報とに基づいて上記画角に対応したシミュレート情報を形成するシミュレート情報形成手段１２と、上記風景に関する情報とシミュレート情報とを合成する合成手段１４とを主に備えている。
【０００８】
またここでは、ビデオカメラ装置を兼用していることから、風景に関する情報をビデオテープのような記録媒体へ記録する記録手段１６、上記風景に関する情報や合成手段１４にて合成された情報を表示する表示手段１８を有している。すなわち、ビデオカメラ装置１７の部分は、光学系４Ａを有する風景情報取り込み手段４と記録手段１６と表示手段１８とにより構成されている。尚、光学系４Ａを有する風景情報取り込み手段４は、風景表示装置２側と兼用される。
ここでは、上記風景情報取り込み手段４は、例えば風景に関する情報を電子的な手法によって画像情報として取り込む撮像手段よりなり、光学系４Ａの焦点距離を変更するための例えばズームボタン４Ｂ等を有している場合がある。
【０００９】
光学系４Ａの焦点距離の情報を取得するための焦点距離取得手段６は、例えば光学系４Ａが固定焦点であれば、それは固定値として取り出され、光学系４Ａの焦点距離が可変であれば、それは焦点距離の変化に対応して連続的に取り出される。また、光学系４Ａの一部が交換されるような場合、すなわちレンズ交換やアダプタが付加されるような場合も、焦点距離の変化は常にリアルタイムで焦点距離取得手段６によって取得される。光学系４Ａが固定焦点の場合には（交換レンズや付加レンズの場合を含む）、焦点距離はレンズの種別を外部形状の物理的な凹凸から自動的に読み取ってもよいし、使用者により設定するようにしてもよい。また焦点距離が連続的に可変である場合には、レンズ種別を固定レンズの時と同様に読み取ることが可能であり、使用者による焦点距離の変更（ズーム）に対しては、レンズの回転角を外部形状の凹凸などや他の方法により、自動的に数値化することにより焦点距離を取得する。また、レンズ種別が予め分かっているので、その数値から焦点距離への変換を行うようにして焦点距離を取得するようにしてもよい。
【００１０】
画角決定手段８は、前述のように光学系４Ａの画角を決定するものである。図２は光学系４Ａにおける画角θと焦点距離ｆとの関係を示し、ここで光学系４Ａの有効視野長または受光素子長がｄとなる。焦点距離ｆが変わると、当然ながら画角θが変わる。従って、山並みなどをビデオカメラ装置で撮影しているとき、ズームを操作して画像を拡大しようとすると、すなわち焦点距離ｆを長くしようとすると、画角θは小さくなる。尚、図２における長さｄは横方向、縦方向で異なることが普通であり、画角θも縦、横の値をもつ。ここで上記関係を式で表すと次のようになる。
ｔａｎ（θ／２）＝（ｄ／２ｆ）
θ＝２・ｔａｎ−１（ｄ／２ｆ）［ｒａｄ］
ここでｄ＝ｃｏｎｓｔ（一定）であるから、画角θは焦点距離ｆの関数となって以下のように表せる。
θ＝Ｆ（ｆ）
すなわちズーム等により焦点距離ｆが変化すると、画角θも変化することになり、焦点距離ｆにより画角θが決定されることになる。
【００１１】
地理情報記憶手段１０は、風景に関する情報を記憶している。風景に関する情報とは例えば星座や星に関する天体データや地形の標高データであり、標高データは日本国内であれば国土地理院により国土全体にわたり５０ｍ間隔での標高データがデジタル化されて提供されている。
そしてこの地理情報記憶手段１０は、装置使用者の位置（経度、緯度等）に関する情報を取得する手段（例えばＧＰＳ受信機）、眺めている方角に関する情報を取得する手段（例えばジャイロコンパス）、眺めている方向の仰角に関する情報を取得する手段（例えば六分儀等）、日時に関する情報を取得する手段（例えば時計）、装置自体の高度に関する情報を取得する手段（例えば高度計）、これら各手段により取得した地理情報に対応する地図上の地名、山岳名称等の地名情報を記憶する記憶手段（図示せず）、地理情報に対応した地名情報を抽出する抽出手段（図示せず）等を有している。
【００１２】
具体的には、上記各手段として、人手による入力を行うようにしてもよいし、先に説明した特許文献１や特許文献２で用いた手段、例えばＧＰＳ受信機、ジャイロコンパス、方位角地磁気センサ、高度角ロータリエンコーダ等を適宜組み合わせて用いることができる。またこの地理情報記憶手段１０には、通信機能を持たせて、外部のサーバと連携して上記地理情報を取得し、これを書き換え可能に記憶するようにしてもよい。この場合、装置自体の位置情報をサーバ側に知らせる必要が生ずる場合がある。すなわち、眺めている方角の標高データを装置自体が保持せず、外部のサーバに持たせる場合である。この場合、装置は自身の位置情報と眺めている方角を何らかの方法でサーバに伝える。装置自体の位置は、○○県○○市○○町として特定するようにしてよいし、経度、緯度の正確な情報を入手力もしくはＧＰＳ受信機で所得してサーバに送るようにしてもよい。
【００１３】
或いは、装置の通信機能が携帯電話のインフラや、その他の位置確認可能な通信インフラの中で動作している場合、サーバはその通信インフラを利用して装置の大まかな位置を知ることができる。この場合、位置精度はその通信インフラに依存する。
装置が眺めている方向をサーバに伝えれば、サーバが送信対象とする標高データは少なくて済む。しかし、装置は眺めている方向を必ずしもサーバに伝える必要はない。すなわち、この場合には、サーバは装置の位置から見える３６０度の情報を装置側に返せばよい。また、サーバは装置周囲の標高データをそのまま返してもよいし、処理して通信量（通信料金）の少ない折れ線グラフなどにして返しもよい。天体情報について言えば、サーバは表示の基点となる座標を計算して送信すれば、端末側で天体情報の視覚化は容易である。
【００１４】
上記シミュレート情報形成手段１２は、例えばマイクロコンピュータ等よりなり、ここでは上記画角決定手段８により決定された画角θと地理情報記憶手段１０での地図情報とに基づいて画角θに対応したシミュレート情報を形成する。具体的には、装置自体の位置情報は例えばＧＰＳ受信機より取り込まれ、装置自体の標高情報は例えば高度計より取り込まれ、装置自体の方位情報は例えばジャイロコンパスより取り込まれ、装置自体の仰角情報は例えば六分儀等より取り込まれる。尚、装置自体の標高情報は、ＧＰＳ受信機による位置情報と、それに対応する標高データを参照することにより求めてもよい。そして、地図情報によって周辺の標高データが取り込まれる。そして、その時の画角θによって視野の範囲が定まることになり、上記各情報に基づいて、当該風景表示手段２によって見られる風景（景色）をシミュレートしてグラフィック的に描くことによってシミュレート情報を形成する。この際、山や峰等の目立つ部分には、その名称（地図情報の一部）を併せて付すことになる。
【００１５】
合成手段１４は、先の風景情報取り込み手段４にて取り込んだ風景に関する情報と上記シミュレート情報とを合成するものであり、ここでは上記風景情報取り込み手段４は例えば撮像手段よりなり、電子的に風景に関する情報を画像情報として取り込んでいるので、この合成手段１４においても、上記画像情報とシミュレート情報とが電子的に合成される。そして、この合成情報が、液晶表示装置等よりなる表示手段１８にて表示するようになっている。この場合、画像情報の表示エリアと、シミュレート情報の表示エリアとをそれぞれ区分して表示するようになっている。また図１には示していないが、合成手段１４の出力を表示手段１８へ出力するのと並行して電子的に撮像処理を行なう画像処理回路（図示せず）を介して記録手段１６に供給してもよい。
【００１６】
次に、上記ビデオカメラ機能を併せ持つ風景表示手段２の動作について、図３に示すフローチャートも参照しつつ説明する。
まず、ビデオカメラ装置では、光学系４Ａの焦点距離の可変方法として、光学的手法と電子的手法を併用することが多い。しかし、電子的手法は補間データによって擬似的に光学的手法を実現する方法であり、焦点距離の可変については電子的手法も単純に光学的手法に置き換えて考えることができる。
風景情報取り込み手段４にて光学系４Ａを介して取り込まれた風景に関する情報は、ここでは電子的な画像情報として記録手段１６（記録時）にて記録されると共に、合成手段１４側へも送られる（Ｓ１）。この時の光学系４Ａの焦点距離は焦点距離取得手段６にて取得される（Ｓ２）。この場合、光学系４Ａがズーム等により可変となっても、その焦点距離はリアルタイムで取得される。そして、この取得された焦点距離ｆに基づいて、画角決定手段８ではその時の画角θ（図２参照）を決定し、この画角θは、シミュレート情報形成手段１２へ送られる（Ｓ３）。
【００１７】
一方、地理情報記憶手段１０には、自らの位置を含む周辺の標高データを保持している。この標高データは予め有している場合もあるし、前述のように通信手段を介してサーバ（図示せず）より入手する場合もある。更に、この地理情報記憶手段１０では、使用者の位置や使用態様等に関する情報を取得する（Ｓ４）。例えば装置自体（自らの）の位置情報は例えばＧＰＳ受信機で取得され、装置自体の標高情報は、上記位置情報とこれに対応する標高データとを参照することで取得され（この標高データを高度計で取得してもよい）、眺めている方位情報は例えばジャイロコンパスで取得される。
【００１８】
そして、シミュレート情報形成手段１２では、上記各種の情報と、画角θとに基づいて画角θに対応するシミュレート情報を形成する。具体的には、装置使用者が風景表示装置２を介して眺めた時に見えるであろう山並みなどの風景を、シミュレートしてグラフィック的に描くことによってシミュレート情報を形成する（Ｓ５）。このシミュレートを行なう際に、山岳等の名称や地理的特徴のある部分の名称等の地名情報も付される。そして、このシミュレート情報は、合成手段１４にて画像情報（風景に関する情報）と、ここでは電子的に合成されて（Ｓ６）、表示手段１８に表示されることになる。
この時、表示手段１８に表示される表示態様の一例は、図４に示されている。図４（Ａ）はズームアウトした時の表示内容を示し、図４（Ｂ）はズームインした時の表示内容を示す。両表示態様において、表示画面の下部の一部が、シミュレート情報表示エリア２０Ａとなり、他の大部分が風景に関する情報表示エリア２０Ｂとなって２つに区画されている。
【００１９】
図示例のように、山並みなどの風景をビデオ撮影している時、ズームを操作して画像を拡大すると（焦点距離ｆが小さくなる）、画角θが小さくなって図４（Ｂ）に示すような拡大画像となる。ここでは、シミュレート情報表示エリア２０Ｂに、山の名称である”富士山”や”金時山”の文字情報も併せて表示されており、装置使用者は、自身が眺めている特徴的地形の名称を知ることができる。
また夜空を眺めれば、例えば星々の風景が風景に関する情報表示エリア２０Ｂに表示され、星の輝点及びその名称や星座の形状及びその名称がシミュレート情報表示エリア２０Ａに表示されることになり、装置使用者は自身が眺めている星の名称や星座の名称を知ることができる。尚、天体情報を表示する時には、地球は自転しているので、その時の日時情報が必要となるのは勿論である。
【００２０】
上記実施例では、本発明の風景表示装置をビデオカメラ装置に搭載した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えばカメラ、双眼鏡、天体望遠鏡等の光学機器に搭載するようにしてもよい。この場合には、図１に示す光学系４Ａを有する風景情報取り込み手段４は、電子機具を用いない純粋な光学機器になり、ここで取り込まれる風景に関する情報は、自然光よりなる自然画像となる。またこの場合、図１に示す記録手段１６は備える必要はない。従って、合成手段１４としては、例えば図５に示すように、筐体２２内に、例えば４５度の角度で傾斜させて配置した半透過ミラー２４により形成する。そして、上記自然画像の光を上記半透過ミラー２４に通過させ、シミュレート情報形成手段１２より出力されるシミュレート情報は投射器（図示せず）等により可視化して上記半透過ミラー２４に対して例えば直角方向から投射することにより反射させる。これにより、透過した風景に関する情報と可視化されたシミュレート情報が合成され、この合成情報を、使用者が目２６で直接視認することになる。
尚、本発明の風景表示装置を組み合わせることのできる装置は、上記したものに限定されないのは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の風景表示装置によれば、光学的、もしくは電気的な手法、もしくは光学的な手法と電気的な手法を組み合わせた、風景撮影もしくは風景を見る装置において、山並みなどの風景について、山の名前などをガイド表示することができる。また同様に、星の名称や星座の形状及びその名称もガイド表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の風景表示装置の一例を示すブロック構成図である。
【図２】光学系の焦点距離と画角との関係を説明する説明図である。
【図３】本発明装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】表示手段に表示される表示態様の一例を示す図である。
【図５】合成手段の変形例を示す図である。
【符号の説明】
２…風景表示装置、４…風景情報取り込み手段、４Ａ…光学系、６…焦点距離取得手段、８…画角決定手段、１０…地理情報記憶手段、１２…シミュレート情報形成手段、１４…合成手段、１８…表示手段。
【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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