【手続補正書】
【提出日】平成19年6月14日(2007.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  顔面装着型の視認装置及び視認方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線に基づく映像を可視画像として表示する赤外線画像表示部を備え、装着者の瞳Ｅｐ側から順に第１の鏡面（２）と、第２の鏡面（３）とを有する視認装置であって、
可視像は、前記第２の鏡面（３）及び前記第１の鏡面（２）を順次透過して前記装着者の瞳Ｅｐに結像され、
前記赤外線画像表示部に映し出された赤外線に基づく映像は、前記第１の鏡面（２）及び前記第２の鏡面（３）で反射された後、前記第１の鏡面（２）を透過して前記装着者の瞳Ｅｐに結像されることを特徴とする顔面装着型の視認装置。
【請求項２】
前記赤外線画像表示部は、赤外線を感知できる撮像板で構成される赤外線イメージセンサーから受光した赤外線を受光し、可視画像化し、画像表示部に表示することを特徴とする請求項１記載の視認装置。
【請求項３】
前赤外線画像表示部は、イメージコンバータ又はイメージインテンシファイアを内蔵した赤外線イメージセンサーから受光した赤外線を受光し、可視画像化し、画像表示部に表示することを特徴とする請求項１記載の視認装置。
【請求項４】
前記赤外線画像表示部は、４９°以上の画角で表示されることを特徴とする請求項１記載の視認装置。
【請求項５】
前記第１の鏡面と第２の鏡面とは、シースルー系の自由曲面プリズムと、透過光のパワー及び光軸を補正する補正プリズムとから構成され、前記第２の鏡面は、凹面鏡状のハーフミラーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の視認装置。
【請求項６】
さらに、前記受光部と前記赤外線画像表示部とを使用可能とする電源、及び該電源をオンオフするスイッチを前記装着者に装着して収納する収納ケースを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の顔面装着型の視認装置。
【請求項７】 前記収納ケースには、前記受光情報を増幅するとともに前記赤外線画像表示部へ増幅された信号を送出する増幅部が収納されていることを特徴とする請求項６記載の顔面装着型の視認装置。
【請求項８】 さらに、被写体から発せられた可視光を遮断する遮断手段を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の顔面装着型の視認装置。
【請求項９】 前記視認装置は、前記赤外線画像表示部にて表示される可視画像において温度の高い部分を表示する色調と同系色の被写体から発せられた可視光を遮断する高温色調遮断手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の顔面装着型の視認装置。
【請求項１０】 前記第２の鏡面で反射されて装着者に向かう光軸と前記第２の鏡面を透過して装着者に向かう光軸とが略一致されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の顔面装着型の視認装置。
【請求項１１】 眼鏡型又はゴーグル型であることを特徴する請求項１〜１０のいずれかに記載の顔面装着型の視認装置。
【請求項１２】
赤外線に基づく映像を可視画像として表示する赤外線画像表示部と、装着者の瞳Ｅｐ側から順に第１の鏡面（２）と、第２の鏡面（３）とを有する視認装置を用い、
可視像は、前記第２の鏡面（３）及び前記第１の鏡面（２）を順次透過して前記装着者の瞳Ｅｐに結像させ、
前記赤外線画像表示部に映し出された赤外線に基づく映像は、前記第１の鏡面（２）及び前記第２の鏡面（３）で反射させた後、前記第１の鏡面（２）を透過して前記装着者の瞳Ｅｐに結像させることを特徴とする視認方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可視光に基づく周囲の情報が視認可能であるとともに赤外光に基づく周囲の情報が視認可能な顔面装着型の赤外映像と可視像とを同時に視認可能な視認装置及び視認方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、火災時の人命救助、電気回路図の漏電箇所の検知、プラント等の侵入者監視用に赤外線モニターカメラが一般的に使われているが、大型で持ち運びが不便なものが多く、使用中には両手が自由にならないという問題点がある。
【０００３】
近年、夜間などに周囲の状況が視認可能なゴーグル型の視認装置が特開平２−２７４２４９号公報、特開平７−１３０８４号公報などにより提案された。これらの視認装置では、飛行機のコックピットで使用することを前提とし、たとえば、前者ではコックピットを観察しながら赤外線で感知される外界情報が合成されて装着者に視認され、特に夜間飛行に利用されている。これらのゴーグル型の視認装置によれば、視認装置は顔面に装着できるので両手を自由に利用できるという利点を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの提案されたゴーグル型の視認装置では何れも光伝送に何枚ものレンズが使用されているので顔面に装着するのには重量が重すぎてしまう。
【０００５】
さらに、これらのゴーグル型の視認装置はコックピット等での使用を前提としており火災時等の人命救助等に用いるには充分な配慮がなされていない。たとえば、人命救助活動等のような激しい動きを伴う場合には、振動によりレンズ位置がずれることも予想され、これにより光軸ズレにより焦点がボケたり、また、視野が喪失することもある。
【０００６】
そこで、この発明は、赤外線に基づく映像と、可視光に基づく外界の情報とが視点をほとんど変えずに得ることができる顔面装着型の視認装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、赤外線に基づく映像を可視画像として表示する赤外線画像表示部を備え、装着者の瞳Ｅｐ側から順に第１の鏡面（２）と、第２の鏡面（３）とを有する視認装置であって、可視像は、前記第２の鏡面（３）及び前記第１の鏡面（２）を順次透過して前記装着者の瞳Ｅｐに結像され、前記赤外線画像表示部に映し出された赤外線に基づく映像は、前記第１の鏡面（２）及び前記第２の鏡面（３）で反射された後、前記第１の鏡面（２）を透過して前記装着者の瞳Ｅｐに結像されることを特徴とする顔面装着型の視認装置である。
このように構成すれば、赤外線に基づく映像と、可視光に基づく外界の情報とが視点をほとんど変えずに得ることができる顔面装着型の視認装置を提供することができる。
この赤外線画像表示部は、例えば、赤外線を感知できる撮像板で構成される赤外線イメージセンサーから受光した赤外線を受光し、可視画像化し、画像表示部に表示することを特徴とする。
また、この赤外線画像表示部は、例えば、イメージコンバータ又はイメージインテンシファイアを内蔵した赤外線イメージセンサーから受光した赤外線を受光し、可視画像化し、画像表示部に表示することを特徴とする。
【０００８】
赤外線画像表示部を４９°以上の画角で表示させれば、装着者の視野角と同程度若しくはそれ以上の映像を画像表示部に表示させることができる。
また、前記第１の鏡面と第２の鏡面とは、例えば、シースルー系の自由曲面プリズムと、透過光のパワー及び光軸を補正する補正プリズムとから構成され、第２の鏡面は、凹面鏡状のハーフミラーにより構成される。
このように構成すれば、レンズはハーフミラーが形成された自由曲面プリズムとそのハーフミラーに接合されてハーフミラーに形成された透過光のパワー及び光軸を補正する補正プリズムとから構成されるので、可視光に基づく周囲の情報は、このレンズを構成するハーフミラーを通過して装着者に直接視認可能である。
【０００９】
一方、赤外線画像表示部に表示された赤外線に基づく可視画像は自由曲面プリズムに導かれ凹面形状のハーフミラーにより反射されて拡大されて装着者に赤外線に基づく映像を視認させることができる。この赤外線に基づく画像は視認装置の本体に装着されているので、装着者の視線と略一致し、装着者は赤外線に基づく映像と可視光に基づく外界の情報とが視点をほとんど変えずに得ることができる。
【００１０】
また、この視認装置は、顔面装着型であるので、両手を自由に使える。これにより、火災時の人命救助などの作業を伴う災害現場などでの使用が期待される。
【００１１】
また、上記視認装置は、前記受光部と前記赤外線画像表示部とを使用可能とする電源、及び該電源をオンオフするスイッチを前記装着者に装着して収納する収納ケースを備えていてもよい。
【００１２】
このように構成すれば、顔面に装着される装置本体の重量を軽減することができるとともに、赤外線に基づく映像のオンオフの操作が容易となる。
【００１３】
また上記視認装置の収納ケースには、前記受光情報を増幅するとともに前記赤外線画像表示部へ増幅された信号を送出する増幅部が収納されていてもよい。
【００１４】
このように構成すれば、信号の増幅を行う場合に、顔面に装着される装置本体の重量を軽減することができる。
【００１５】
上記視認装置は、さらに被写体から発せられた可視光を遮断する遮断手段を備えることもできる。
【００１６】
このように構成すれば、被写体から発せられた可視光を遮断する可視光遮断手段を備えているので、装着者は赤外線の情報のみ視認して作業を行うことができる。これにより、可視光による情報が不要な場合に好適である。なお、この可視光遮断手段は切替可能であることが望ましい。また、この可視光遮断手段はレンズの外側で有れば、レンズの内側（顔面側）に眼鏡スペースを設ける場合に、眼鏡との干渉がない。
【００１７】
上記視認装置は、前記赤外線画像表示部にて表示される可視画像において温度の高い部分を表示する色調と同系色の被写体から発せられた可視光を遮断する高温色調遮断手段を備えてもよい。
【００１８】
このように構成すれば、高温色調遮断装置により被写体から発せられた可視光の中で高温部を表示する色調が装着者まで届かずに遮断されるので、その色（通常は赤又は橙）を装着者が視認すると、その色で表示された部分の全ては温度が高くて危険個所であると認識できる。このような高温色調遮断手段としては、例えば、補正プリズムを青色としたり、また、５５０〜７８０nmの光をカットするフィルターをレンズ内外の適宜の位置に装着自在に配置することができる。
【００１９】
前記ハーフミラーで反射されて装着者に向かう光軸と前記ハーフミラーを透過して装着者に向かう光軸とが略一致されていることが好ましい。
【００２０】
このように構成すれば、可視光に基づく周囲の情報と赤外線映像に基づく周囲の情報とで光軸が略一致されているので、違和感がない。
【００２１】
前記視認装置は、例えば、眼鏡型又はゴーグル型である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る実施の形態を、眼鏡型の視認装置１０を一例として説明する。
【００２３】
図１は、この発明の実施の形態に係る眼鏡型の視認装置の概観斜視図を示している。この図において、符合１１は視認装置１０を顔面に装着するための支持用の左右一対の耳掛けテンプルであり、左右一対のレンズ１２（１２Ｌ、１２Ｒ）を支持するための枠体（アイリム）１３の両側にヒンジ１１ａ等により互いに重合して折り畳み可能に固定されている。
【００２４】
このアイリム１３の上部（アイリム上部）１３ａには、左右一対の赤外線センサ１４（１４Ｌ、１４Ｒ）が固定され、その赤外線センサ１４の下部であってアイリム上部１３ａの後方には、赤外線センサ１４の赤外線画像表示部（又は画像表示部）としての一対の液晶表示部１５、１５（図１では不図示）を内蔵する収納部１６が形成されている。
【００２５】
ここで、赤外線センサ１４とは、いわゆる赤外線イメージセンサであり、直接目で見えないほどの暗さでも、赤外線を受光して、これを直接又は間接に、蛍光面上などに可視像としてその動きを含めて表示する装置であり、具体的には、たとえば、非冷却、２次元ＣＣＤタイプのセンサー等である。
【００２６】
この赤外線センサ１４は、たとえば、受光部で赤外線を受光して、電子線とされて増幅され、蛍光面に照射されることにより可視光とされる。これにより、赤外線に基づく周囲の情報を可視画像として液晶表示部１５に表示させる。
【００２７】
この赤外線センサ１４は、赤外線を可視光に代える赤外線変換装置（イメージコンバータ）又は赤外線増強装置（イメージインテンシファイア）を内蔵していてもよい。また、この赤外線センサ１４は、たとえば、画角が４９゜程度若しくはそれ以上を備えるのがよい。これにより装着者の視野角と同程度若しくはそれ以上の周囲の映像を液晶表示部１５に表示させることができる。
【００２８】
一方、レンズ１２は、シースルー系の接合自由曲面プリズムより形成され、図２に示すように、凹面鏡状のハーフミラー１７が形成された自由曲面プリズム１８とそのハーフミラー１７に接合されて自由曲面プリズム１８のハーフミラー１７を透過する透過光のパワー及び光軸を補正する補正プリズム１９とから大略構成されている。このシースルー系の接合自由曲面プリズムについての詳細は、たとえば、日本バーチャルリアリティ学会論文誌Vol.４，No.１，第２８４頁（１９９９年）に記載されている。
【００２９】
この自由曲面プリズム１８は、断面形状が楔状であり、液晶表示部１５から装着者の瞳Ｅpに向かって光路順に符合１〜３で示す３面を備えている。また、補正プリズム１９は、断面形状が楔状であり、ハーフミラー１７に接合される第３面と入射面とされる第４面とを備え、この第４面は自由曲面プリズム１８の第２面と略平行になるように接合されてレンズ１２が形成されている。
【００３０】
これにより、液晶表示部１５により表示された可視画像は、第１面から入射され、その入射光Ｋ１は第２面（第１の鏡面）で全反射され、ついで、第３面（第２の鏡面）に形成された凹面鏡状のハーフミラー１７により反射されて第２面を透過して瞳Ｅpに拡大された映像を結像させ、これにより液晶表示部１５に表示された赤外線映像に基づく周囲の状況が装着者に視認される。
【００３１】
また、可視光Ｋ２として入射される周囲の状況は第４面から入射して、その入射光Ｋ２は第３面（第２の鏡面）のハーフミラー１７を透過し、自由曲面プリズム１８、第２面（第１の鏡面）を透過して装着者の瞳Ｅpに結像され、装着者にはレンズ１２を通した通常の視界が確保される。
【００３２】
なお、この反射光Ｋ１に基づく光軸と、入射光Ｋ２に基づく光軸とが、図示のように略一致されていることが好ましく、これにより、可視光に基づく周囲の情報と赤外線映像に基づく周囲の情報とで光軸が略一致されているので、装着者には外界の情報と赤外線に基づく映像とを視点をほとんど変えずに視認することができる。
【００３３】
ここで、この接合自由曲面プリズムとしては、たとえば、視度−０．５ディオプター（２ｍ）、厚み１７．９mm、液晶表示部として１インチ幅程度のものを用いても、装着者には、水平画角５１度、垂直画角３７度、対角６０度で視認できるので、視認装置１０の小型化、軽量化を図ることができる。なお、この接合自由曲面プリズムの視度は、無限遠に設計されていても、また、装着者の装着状況に合わせて設計されていてもよい。
【００３４】
これにより、装着者は、可視光に基づく周囲の情報を光軸をずらすことなくレンズを介して直接視認できるとともに、液晶表示部１５に表示された赤外線に基づく可視映像が拡大されて視認できる。
【００３５】
この赤外線に基づく可視映像は顔面付近に装着された視認装置１０に配置されているので、装着者の視線と略一致し、装着者は赤外線に基づく映像と可視光に基づく外界の情報とを略一致してとらえることができる。
【００３６】
また、この視認装置１０は、顔面装着型であるので、両手を自由に使え、火災時の人命救助などの作業を伴う災害現場などでの使用が期待される。
【００３７】
【変形例１】
以下、この発明の実施の形態に係る変形例１につき図面に基づき説明する。なお、実施の形態と同一又は均等な部位・部材は、同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００３８】
この変形例１では、図３に示すように、視認装置１０は、装着者が激しい動きにも耐えるようにバンド２０等により頭部に保持されて顔面に装着可能とされた装置本体２１と装着者の胴部（この例ではバンド）２２に装着される収納ケース２３とを備え、この収納ケース２３には赤外線センサ１４を使用可能とする電源が収納され、その電源は収納ケース２３に装着され、装着した状態で装着者が操作が容易な位置にオンオフできるスイッチ２４を備えている。また、この収納ケース２３と装置本体２１とは信号線２５などにより接続されている。
【００３９】
このように構成すれば、顔面に装着される装置本体２１の重量を軽減することができるとともに、赤外線に基づく映像のオンオフの操作がスイッチ２４により容易となる。
【００４０】
なお、この収納ケース２３には、受光情報を増幅するとともに液晶表示部へ増幅された信号を送出する増幅部が収納されていてもよい。これにより、信号の増幅を行う場合に、顔面に装着される装置本体の重量を軽減することができる。
【００４１】
また、この収納ケース２３には、赤外線に基づく映像のコントラストなどの調整回路を内蔵させ、スイッチ２４と一体又は別個にボリューム調整つまみなどを備えていてもよい。これにより、装着者は、透過光Ｋ２の強度に応じて、ボリューム調整つまみを操作させることにより赤外線に基づく映像を調整することができ、明るいときと、暗いときとで赤外線に基づく入射光Ｋ１と可視光に基づく入射光Ｋ２とのバランスを取ることができる。
【００４２】
【変形例２】
以下、この発明の実施の形態に係る変形例２につき図面に基づき説明する。なお、実施の形態と同一又は均等な部位・部材は、同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
この変形例２では、図４に示すように、視認装置１０は、アイリム上部１３ａの前面に可視光を遮断する遮光板２６がヒンジ２６ａ等により傾動式に設けられている。
【００４４】
これにより、装着者には、通常の視界を遮った状態で、赤外線の情報のみ視認させることができる。これにより、可視光（透過光Ｋ２）による情報が不要な作業に好適に用いることができる。
【００４５】
【変形例３】
以下、この発明の実施の形態に係る変形例３につき実施の形態と同じ図面（図１〜図３）に基づき説明する。なお、実施の形態と同一又は均等な部位・部材は、同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００４６】
この変形例では、実施の形態における補正プリズム１９を青色とするとともに、液晶表示部１５に赤外線に基づく映像の温度の高い部分の画像を赤系色として表示させている。
【００４７】
このように構成すれば、透過光Ｋ２のバックグランドが青色色彩とされることにより、被写体から発せられた透過光Ｋ２の赤又は橙などの赤系色が吸収されて、装着者は可視光における赤系色を認識することができなくなる。一方、液晶表示部１５では温度の高い部分を赤系色で表示しているので、装着者が赤系色を認識すれば、その部分は温度の高い部分であると判断できる。このような構成によれば、火災現場やその他の高温度になるおそれのある作業現場において、昼間、夜間を問わずに温度の高い部分を視覚にて認識でき、温度の高い部分に触れることなく作業を行うことができ、これにより危険を回避することができる。
【００４８】
また、補正プリズム１９を紫外線、放射線などの有害光が遮断できるように、レンズとして有害光を遮断する機能をもたせたものを使用してもよい。
【００４９】
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【００５０】
たとえば、以上の実施の形態の視認装置１０は、図５に示すように、粉塵、噴煙等が目に直接触れることのない、目の保護を兼ねた視認装置（ゴーグル型等）であってもよい。また、以上の実施の形態では、赤外線センサ１４は左右一対設けられていたが、赤外線センサ１４は一箇所であってもよい。なお、この図５では、各レンズ１２Ｒ、１２Ｌは、枠体を兼ねたレンズケース２７内に収納されている。
【００５１】
このような構成の視認装置では、赤外センサ１４からの情報は、適宜に分割されて、各レンズ１２Ｒ、１２Ｌ（不図示）に赤外線に基づく可視映像を入力させる。ここで、この赤外線に基づく情報の分割は光学的に行われても、また、電気的に行われていてもよい。光学的に分割が行われる場合には、液晶表示部１５（不図示）は一つであり、光学的に分割されてから各レンズ１２Ｒ、１２Ｌ（不図示）に入射されてもよい。
【００５２】
ここで、赤外センサー１４は、モータや他のセンサー及びそれを制御する制御部などを赤外センサー１４を含む視認装置の適宜の位置に付属させるなどして、視線に追従させて赤外線センサー１４の光軸を回動させたり、また、焦点距離を合わせる、視線追従機能やいわゆる自動焦点機能（ＡＦ機能）を備えていてもよい。
【００５３】
また、以上の実施の形態では、接合型自由曲面プリズム（各レンズ１２Ｒ、１２Ｌ）は左右対象に用いていたが、これに限定されない。たとえば、各レンズ１２Ｒ、１２Ｌの光軸が偏心されていれば左右の各レンズは対称でなくてもよい。また、一つの液晶表示部１５から光学的に光路を分割して各レンズを介して左右の瞳Ｅpに映像を映し出すように構成してもよく、また、一つの液晶表示部１５から一つの接合型自由曲面プリズムを介して左右の瞳Ｅpに映像を映し出すように構成してもよい。
【００５４】
また、以上の実施の形態では、赤外線センサを用いたが、たとえば、赤外光を受光する受光部に赤外線に感知できる撮像板を用いてもよい。これにより、電気量に変換された赤外光画像は収納ケース２３などに転送されて増幅処理するのが容易となり、収納ケース２３から映像信号が液晶表示部１５に電送されて、ＬＣＤを発光させることにより装着者に赤外線に基づく映像を視認させることができる。このような装置は顔面に装着される装置本体が一層軽量化できるものと期待される。
【００５５】
また、これにより、以上の実施の形態では赤外線に基づく情報を表示する赤外線画像表示部としては液晶表示部１５が用いていたが、これは液晶表示に限定されることはなく、赤外線に基づく情報を装着者に可視像として視認できればよい。
【００５６】
以上説明した顔面装着型の視認装置によれば、赤外線に基づく映像と、可視光に基づく外界の情報とが視点をほとんど変えずに得ることができるので、火災時の大量の煙の中での人命救助、電気回路の漏電箇所の検知（活線作業の補助具など）、発電プラントなどでの配管・機器類からの液体漏れの検知、機器類の異常発熱の監視など、幅広く利用できる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、赤外線に基づく映像と、可視光に基づく外界の情報とが視点をほとんど変えずに得ることができる顔面装着型の視認装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態に係る視認装置の概観斜視図である。
【図２】 図１の接合型自由曲面レンズの光学系を説明する光路図である。
【図３】 変形例に係る視認装置を装着した概観斜視図である。
【図４】 変形例に係る視認装置の側面図である。
【図５】 変形例に係る視認装置の概観斜視図である。
【符号の説明】
１０：視認装置
１２：レンズ
１４：赤外線センサ
１５：液晶表示部（赤外線画像表示部、画像表示部）
１７：ハーフミラー
１８：自由曲面プリズム
１９：補正プリズム
Ｅｐ：瞳
１：第１面
２：第２面（第１の鏡面）
３：第３面（ハーフミラー、第２の鏡面）
４：第４面