(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令センタにいる熟練者が遠隔地にいる非熟練者に作業を行わせる際に使用するコミュニケーション端末であって、遠隔作業地に設置され、該遠隔作業地を撮影するカメラ及び遠隔作業地の作業対象における操作位置等を指示するレーザポインタを具備し、該カメラ及びレーザポインタは指令センタの操作装置により遠隔操作され、該カメラはズーム機能及びオートフォーカス機能を具備したコミュニケーション端末を用い、
カメラの動きに合わせてレーザポインタの動きを自動的に制御する同期モードと、カメラ及びレーザポインタをそれぞれ独立して動作させる独立モードとを前記指令センタからの遠隔操作により切り替える同期／独立切換器を具備し、
前記独立モードにおいて、前記操作装置を用いてレーザポインタを動作させる際、カメラのズーム機能の焦点距離の変化に応じて、操作装置の変化量とレーザポインタの変化量との比を調整する機能を有するレーザポインタ調整器を具備したことを特徴とする遠隔作業支援コミュニケーション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指令センタにいる熟練者が遠隔地にいる非熟練者に作業を行わせるに当たって指示を与えるためのコミュニケーション端末を用いた遠隔作業支援コミュニケーション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、指令センタにいる熟練者、即ち作業の遂行に習熟している者が、遠隔地にいる非熟練者、つまり作業に無知もしくは不慣れな者に作業を行わせる場合、電話もしくは近年、普及しつつあるテレビ会議システムやテレビ電話等を用いて指示を与えながら作業を行わせていた。このような作業の支援の仕方を遠隔作業支援と呼ぶこととする。
【０００３】
しかし、電話等を用いた遠隔作業支援では、指令センタにいる熟練者が遠隔作業地内の非熟練者に対し、例えば多数の同じ形のスイッチが並んだパネル（作業対象）の操作方法を指示する場合、「上から４つ目で、左から３つ目のスイッチを…」と言うように具体的かつ詳細に言葉を用いて説明しなければならず、非常に負担がかかるという問題があった。また、非熟練者も熟練者からの指示内容を注意深く聞く必要があり、熟練者同様、非常に負担がかかるという問題があった。
【０００４】
そこで、発明者らは、熟練者における非熟練者への指示の提示に対する負担及び非熟練者における熟練者からの指示の受け取りに対する負担を軽減し、熟練者と非熟練者の円滑なコミュニケーションを実現するための、遠隔作業支援コミュニケーション装置（特願平１０−２９６５２５号）を提案した。
【０００５】
図１は前述した遠隔作業支援コミュニケーション装置を用いた従来の遠隔作業支援のようすの一例を示すものである。
【０００６】
遠隔作業支援コミュニケーション装置に関して、遠隔作業地側は、指令センタからの遠隔操作により上下左右に回転可能なカメラ及びレーザポインタを搭載したコミュニケーション端末、非熟練者が熟練者と話をするためのマイク及びスピーカ、コミュニケーション端末とスピーカとマイクとが接続されるクライアント制御器、クライアント制御器と公衆通信網を結ぶネットワークインタフェイスから構成される。
【０００７】
また、遠隔作業支援コミュニケーション装置に関して、指令センタ側は、熟練者が非熟練者と話をするためのマイク及びスピーカ、遠隔作業地の映像を移すためのモニタ、コミュニケーション端末の遠隔操作を行うための操作装置、モニタと操作装置とスピーカとマイクとが接続されるサーバ制御器、サーバ制御器と公衆通信網を結ぶネットワークインタフェイスから構成される。
【０００８】
熟練者は操作装置を用いることにより、遠隔作業地にあるコミュニケーション端末に搭載されたカメラとレーザポインタの向きを、それぞれ独立かつ自在に遠隔操作することができる。
【０００９】
従って、熟練者は、前記カメラにより、遠隔作業地にある作業対象や非熟練者等の状況を把握しながら、レーザポインタを用いて非熟練者に操作させたいスイッチを指し示すことにより、「このスイッチを……」というように、「この」といった代名詞を用いることにより、口頭で非常に簡便な表現で非熟練者に対して指示を行うことができる。また、非熟練者も、「ここですね」といった、「ここ」という代名詞を用いた簡略な返答で済み、熟練者及び非熟練者間の作業の円滑なやりとりが可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したコミュニケーション端末は簡易な三脚が取り付けられ、移動機構を持たない構造であったため、指令センタの熟練者がコミュニケーション端末に搭載されたカメラを通して、遠隔作業地及び非熟練者の作業状況等の全体的な状況観察と、作業対象の詳細な観察及び作業対象に対するレーザポインタによる細かな作業指示を両立して円滑に行うことが困難であった。
【００１１】
また、熟練者が非熟練者に対して作業指示を行う際、熟練者は遠隔操作により、コミュニケーション端末に搭載されたカメラを作業対象に向け、レーザポインタを点灯させ、レーザポインタから照射されたレーザスポットを作業対象に当てることにより作業指示を行うが、レーザポインタを点灯させた時、レーザスポットがカメラの視野のどこに出現するか分からない、もしくはカメラの視野から外れている場合も有り、レーザポインタを用いた円滑な作業指示が困難であった。
【００１２】
そこで、本発明の解決すべき主要な目的は、熟練者が、遠隔作業地の全体的な状況観察と、より円滑な作業指示を実現するためのコミュニケーション端末を用いた遠隔作業支援コミュニケーション装置を提供せんとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題の解決は、本発明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用することにより達成される。
【００１４】
本発明の第１の特徴は、ズーム機能とオートフォーカス機能を有するカメラを搭載するコミュニケーション端末を用いること、また、本発明の第２の特徴は、ズーム機能に関する焦点距離は指令センタからの操作により変更可能であることである。
【００１５】
遠隔作業支援コミュニケーション装置において、ズーム機能とオートフォーカス機能を有するカメラを搭載したコミュニケーション端末を用いることにより、指令センタにいる熟練者は、遠隔操作によりズームを広角にすることにより、遠隔作業地の全体的な状況を把握することが可能となったり、ズームを望遠にすることにより、遠隔作業地の作業対象を拡大して詳細に観察することが可能となったり、熟練者が必要とする情報を熟練者自身の操作により簡便に得ることができる。
【００１６】
また、本発明の第３の特徴は、コミュニケーション端末が、回転可能で、ＪＩＳネジ（１／４−２０ＵＮＣ）の取付穴を有する取付台を具備することである。
【００１７】
コミュニケーション端末が搭載される取付台は、コミュニケーション端末との取付角度を自由に変更、固定ができることと、カメラとカメラ用三脚の取り付けに最も一般的に用いられているＪＩＳネジ（１／４−２０ＵＮＣ）の取付穴を具備することから、コミュニケーション端末を使用する様々な状況に応じて、コミュニケーション端末を様々な角度で、ＪＩＳネジ（１／４−２０ＵＮＣ）の取り付けネジを具備する様々なカメラ用三脚、雲台、取り付けアダプタ等を利用することにより、様々な場所へ容易かつ安価に設置することができる。
【００１８】
また、本発明の第４の特徴は、前述したコミュニケーション端末を用いる遠隔作業支援コミュニケーション装置において、カメラの動きに合わせてレーザポインタの動きを自動的に制御する同期モードと、カメラ及びレーザポインタをそれぞれ独立して動作させる独立モードとを指令センタからの遠隔操作により切り替えられる機能を有する同期／独立切換器を具備することである。
【００１９】
また、本発明の第５の特徴は、前記同期モードにおいて、前記オートフォーカス機能により得られるカメラ及びカメラで撮像された物体間の距離と、カメラが取り付けられている回転台に対するカメラの角度とから、レーザポインタが取り付けられている回転台に対するレーザポインタの角度を算出し、レーザポインタから照射されるレーザスポットを常にカメラの撮像面に納める機能を有するレーザポインタ制御器を具備することである。
【００２０】
カメラの動きに合わせてレーザポインタの動きを自動的に制御する同期モードにおいて、レーザポインタ制御器を用いることにより、レーザポインタから照射されるレーザスポットを常にカメラの視野内に納めることが可能となる。つまり、熟練者が遠隔操作によりレーザポインタを点灯させた時には、レーザスポットが常に撮像面中央付近に照射され、非熟練者に対する作業指示を始めるのが容易となる。
【００２１】
本発明の第６の特徴は、前記独立モードにおいて、熟練者がコミュニケーション端末を遠隔操作するための操作装置を用いてレーザポインタを動作させる際、カメラの焦点距離の変化に応じて、操作装置の変化量とレーザポインタの変化量との比を調整する機能を有するレーザポインタ調整器を具備することである。
【００２２】
カメラとレーザポインタをそれぞれ独立して動作させる独立モードにおいて、レーザポインタ調整器を用いることにより、ズームの焦点距離の変化に応じて、操作装置の変化量とレーザポインタの変化量との比を調整し、焦点距離が変更されても、操作装置の変化量とカメラに写った前記レーザスポットの撮像面上における変化量を常に一定とすることが可能となる。つまり、熟練者は焦点距離の違い、観察対象までの距離の違いを気にすること無く、前記レーザスポットを常に同じ操作感で遠隔操作することが可能となる。
【００２３】
本発明装置の第７の特徴は、複数のコミュニケーション端末を用いるとともに、指令センタからの遠隔操作により操作するコミュニケーション端末を切り替える機能を有するコミュニケーション端末切換装置を具備することである。
【００２４】
このコミュニケーション端末切換装置を用いることにより、複数台のコミュニケーション端末を切り替えながら用いることが可能となり、指令センタの熟練者は、コミュニケーション端末に搭載されたカメラのズーム機構では補いきれない遠隔作業地の様子を複数の視点から観察し、同時にコミュニケーション端末が設置された複数の地点から、コミュニケーション端末に搭載されたレーザポインタを用いて非熟練者に対して作業指示を行うことが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、その装置例に基づき、図面を用いて説明する。なお、説明において同一要素には同一符号を用いて重複する説明を省略する。
【００２６】
本発明に用いるコミュニケーション端及び本発明に係る遠隔作業支援コミュニケーション装置の実施の形態の一例を図２、３、４、５を用いて説明する。
【００２７】
図２は、本発明に用いるコミュニケーション端末、その制御を行うレーザポインタ制御器及びレーザポインタ調整器、レーザポインタ制御器とレーザポインタ調整器を切り替えるための同期／独立切換器を説明するための図である。
【００２８】
図２において、コミュニケーション端末１は、主として、カメラ部２及びレーザポインタ部３から構成される。カメラ部２は、カメラ２ａ、カメラ２ａを上下方向に回転させるための上下用サーボモータ２ｂ、カメラ２ａを左右方向に回転させるための左右用サーボモータ２ｃ、カメラ２ａに搭載されたズーム機構２ｄ、カメラ２ａに搭載されたオートフォーカス機構２ｅから構成される（なお、ズーム機構は光学的なもの、デジタル画像処理的なもののいずれでも良い。）。
【００２９】
レーザポインタ部３は、レーザポインタ３ａ、レーザポインタ３ａを上下方向に回転させるための上下用サーボモータ３ｂ、レーザポインタ３ａを左右方向に回転させるための左右用サーボモータ３ｃから構成される。
【００３０】
また、４はレーザポインタ３ａの角度がカメラ２ａの動きに連動して動く同期モードと、カメラ２ａの動きとは関係なく独立に動く独立モードとを切り替えるための同期／独立切換器、５は前記同期モードにおいてレーザポインタ３ａによるレーザスポットが常にカメラ２ａの視野の中心に存在するように上下用サーボモータ３ｂを制御するためのレーザポインタ制御器、６は前記独立モードにおいてズーム機構２ｄの焦点距離の変化に応じて、コミュニケーション端末１の遠隔操作を行うための操作装置の変化量とカメラ２ａに写った前記レーザスポットの撮像面上における変化量との比を常に一定とするためのレーザポインタ調整器、７は複数のコミュニケーション端末１を使用する際、どのコミュニケーション端末を用いるかを遠隔操作により切り替えるためのコミュニケーション端末切換装置である。
【００３１】
図３は、本発明の実施の形態の一例に係る遠隔作業支援コミュニケーション装置において、コミュニケーション端末１を説明するための図である。図３の左図はコミュニケーション端末１の正面図、右図はコミュニケーション端末１の側面図を示している。
【００３２】
コミュニケーション端末１は、カメラ部２、レーザポインタ部３、カメラ部２とレーザポインタ部３を結合するための中継部８、コミュニケーション端末１をある場所に固定するための取付台９から構成される。取付台９は、ＪＩＳネジ（１／４−２０ＵＮＣ）の取付穴９ａを有し、中継部８に２点で取り付けられ、ネジ等を用いることにより取付台９の回転及び固定を容易に行うことができる。
【００３３】
カメラ部２は、カメラ２ａ、カメラ２ａを支えるための回転台２ｆ、上下用サーボモータ２ｂ、左右用サーボモータ２ｃから構成される（ズーム機構及びオートフォーカス機構は図示せず）。レーザポインタ部３は、レーザポインタ３ａ、上下用サーボモータ３ｂ、左右用サーボモータ３ｃ、レーザポインタ３ａを支えるための回転台３ｄから構成される。
【００３４】
図４は、本発明に用いるコミュニケーション端末１、同期／独立切換器４、レーザポインタ制御器５、レーザポインタ調整器６、コミュニケーション端末切換装置７を含む遠隔作業支援コミュニケーション装置の実施の形態の一例を説明するための図である。
【００３５】
図４において、１０はサーバ装置、１１はクライアント装置を表し、サーバ装置１０とクライアント装置１１は公衆通信網で結ばれている。サーバ装置１０は、サーバ制御器１０ａ、マイク１０ｂ、スピーカ１０ｃ、モニタ１０ｄ、ネットワークインタフェイス１０ｅ、カメラ１０ｆ、操作装置１０ｇから構成される。
【００３６】
クライアント装置１１は、１台以上のコミュニケーション端末１、同期／独立切換器４、レーザポインタ制御器５、レーザポインタ調整器６、コミュニケーション端末切換装置７、クライアント制御器１１ａ、マイク１１ｂ、スピーカ１１ｃ、モニタ１１ｄ、ネットワークインタフェイス１１ｅから構成される。
【００３７】
指令センタに設置されたサーバ装置１０と遠隔作業地に設置されたクライアント装置１１は、ネットワークインタフェイス１０ｅと１１ｅを用い、公衆通信網を通して接続される。熟練者は、操作装置１０ｇを用いてコミュニケーション端末１に搭載されたカメラ２ａとレーザポインタ３ａを遠隔操作することにより、カメラ２ａを通してモニタ１０ｄ上で遠隔作業地の映像を見つつ、マイク１０ｂとスピーカ１０ｃとで非熟練者と会話を行い、レーザポインタ３ａで非熟練者に対して作業指示を行う。
【００３８】
また、非熟練者も、マイク１１ｂとスピーカ１１ｃとで熟練者と会話を行うことができる。サーバ制御器１０ａとクライアント制御器１１ａは、サーバ装置１０とクライアント装置１１との間でやりとりされる音声、映像、操作装置１０ｇからの指令値、同期モードと独立モードの切り替えを行うための指令を通信パケットに変換し、送受信を行う。
【００３９】
図５は、本発明に係るレーザポインタ制御器５とレーザポインタ調整器６の機能を説明するためのもので、コミュニケーション端末１を側面から見た図である。図５において、αを前記上下用サーボモータ２ｂの角度、γを前記上下用サーボモータ３ｂの角度、ｄをカメラ２ａの焦点から作業対象のレーザスポットまでの距離、ｈをカメラ２ａとレーザポインタ３ａの回転中心間の距離、ｆをズームの焦点距離とする。
【００４０】
同期モードでは、同期／独立切換器４によりレーザポインタ制御器５が機能するようになる。レーザポインタ制御器５は、上下用サーボモータ２ｂの角度αとカメラ２ａの焦点から作業対象のレーザスポットまでの距離ｄを入力として、
γ＝ｔａｎ-1２｛（ｈ＋ｄｓｉｎα）／ｄｃｏｓα｝      ……（１）
で算出されるレーザポインタ３ａの上下角γを出力し、上下用サーボモータ３ｂへの指令値とすることにより、レーザスポットが常にカメラ２ａの光軸と作業対象の交点、つまり撮像面の中央を指し示すことが可能となる。
【００４１】
独立モードでは、同期／独立切換器４によりレーザポインタ調整器６が機能するようになる。操作装置１０ｇから出力される、レーザポインタを上下方向に回転させるための上下用サーボモータ３ｂへの指令値の変化量（操作量）をΔγ’、ズームの焦点距離ｆの変化の範囲をｆmin≦ｆ≦ｆmaxとする。レーザポインタ調整器６は、ズームの焦点距離ｆ、操作装置１０ｇからの指令値の変化量Δγ’を入力として、
Δγ’＝Δγｆmin／ｆ                                ……（２）
より算出されるレーザポインタ３ａの上下角の変化量Δγを算出し、その変化量Δγを上下用サーボモータ３ｂの角度に加えたものを上下用サーボモータ３ｂの指令値γとして出力することにより、ズームにより焦点距離ｆが変更されても、操作装置１０ｇの操作量と撮像面上のレーザスポットの移動量との関係が常に一定となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に用いるコミュニケーション端末及び本発明に係る遠隔作業支援コミュニケーション装置によれば、指令センタにいる熟練者は、遠隔作業地に設置された１台以上のコミュニケーション端末を遠隔操作により切り替え、遠隔作業地の状況を全体的に把握することが可能となる。
【００４３】
熟練者が、遠隔作業地のある１台のコミュニケーション端末を選択して、遠隔作業地の非熟練者に作業指示を行う際、レーザポインタがカメラの動きと連動して動作する同期モードと、カメラとレーザポインタをそれぞれ独立して動作することができる独立モードとは、同期／独立切換器を用いることにより、指令センタからの遠隔操作で切り替えることができる。
【００４４】
同期モードでは、レーザポインタを点灯すると、レーザポインタ制御器の働きにより、レーザスポットが常にカメラの撮像面の中央に現れるため、熟練者はレーザポインタによる作業内容の指示へ円滑に移ることができる。また、独立モードでは、ズームの焦点距離の違いに係わらず、操作装置による操作量と遠隔操作されるレーザスポットの撮像面上の移動量の関係が常に一定となり、カメラのズームに関する広角、望遠を意識する必要が無く、熟練者は自然な操作感で作業指示を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の遠隔作業支援のようすの一例を示す図
【図２】  本発明の実施の形態の一例に用いるコミュニケーション端末、レーザポインタ制御器、レーザポインタ調整器、同期／独立切換器を説明するための図
【図３】  本発明に用いるコミュニケーション端末を説明するための図
【図４】  本発明の実施の形態の一例に係る遠隔作業支援コミュニケーション装置を説明するための図
【図５】  本発明に係るレーザポインタの角度の制御手法を説明するための図
【符号の説明】
１：コミュニケーション端末、２：カメラ部、２ａ：カメラ、２ｂ：上下用サーボモータ、２ｃ：左右用サーボモータ、２ｄ：ズーム機構、２ｅ：オートフォーカス機構、２ｆ：回転台、３：レーザポインタ部、３ａ：レーザポインタ、３ｂ：上下用サーボモータ、３ｃ：左右用サーボモータ、３ｄ：回転台、４：同期／独立切換器、５：レーザポインタ制御器、６：レーザポインタ調整器、７：コミュニケーション端末切換装置、８：中継部、９：取付台、９ａ：取付穴、１０：サーバ装置、１０ａ：サーバ制御器、１０ｂ：マイク、１０ｃ：スピーカ、１０ｄ：モニタ、１０ｅ：ネットワークインタフェイス、１０ｆ：カメラ、１０ｇ：操作装置、１１：クライアント装置、１１ａ：クライアント制御器、１１ｂ：マイク、１１ｃ：スピーカ、１１ｄ：モニタ、１１ｅ：ネットワークインタフェイス。
【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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