JP6772193B2 - 仰角の推定装置及びユーザ端末の配置方法 - Google Patents

Description

本開示は、非静止衛星通信システムのユーザ端末に関する。より詳細には、本開示は、ユーザ端末を取り囲む１つ以上の物体の仰角を推定して、空の遮るもののない視野を有するようにユーザ端末をユーザが適切に配置させるための装置及び方法に関する。

低コストのブロードバンドインターネットサービスを地球上のあらゆる場所にもたらすための衛星システムが現在開発されている。そのようなシステムは、典型的には、インターネットを非静止衛星の群にリンクし、同様に地上に位置する安価なユーザ端末にリンクするゲートウェイアンテナを含む。ユーザ端末は、住宅や企業にインターネット接続を提供する。

上記の安価なユーザ端末は、衛星から中断のないサービスを受けるために、全方位角方向（北、南、東、西方向）における空の大きな部分にわたって遮るもののない視野を必要とするアンテナを含む。木、建物、そして山は、すべての方位角方向において一定の仰角（地平線、すなわち大地と空が合う線の上方の角度）未満に保たれている必要がある。世界のいくつかの地域では、最大仰角は約４５度まで低いことができる。そのようなユーザ端末の一例は、２０１５年２月２０日に出願された「電子機械動作システムを備えた線形アレイアンテナを有するユーザ端末」と題する米国特許出願第１４／６２７，５７７号に記載されている。

最小限の専門知識を有する個々のユーザは、ユーザ端末を搭載してインストールする可能性が高いが、そのため、ユーザ端末が空の遮るもののない視野を有するように、ユーザ端末をそれらの住宅や会社などに配置することが不可欠である。

米国特許出願第１４／６２７，５７７号

低コストのインターネットサービスを維持するためには、ユーザは、専門家の助けなしに、ユーザ端末の位置特定、載置、インストール、及び適切な場所への配置が可能でなければならない。ユーザ端末は、いくつかの用途において、水平方向から約４５度の仰角に至るまで、全ての方位角方向に空の遮るもののない視野を持たなければならないため、ユーザ端末を正確に配置して位置を決めることが重要な課題である。現在、ユーザは、端末が空の遮るもののない視野を有するどうかを視覚的に推定することによってユーザ端末を配置し位置を決める。これはしばしばドロップアウトピリオド（ｄｒｏｐｏｕｔ ｐｅｒｉｏｄ）関連問題及び最大１０度の誤差を招く。測量機器ユーザ端末を正しく位置付けて配置するのに用いられることができるが、そのような機器は高価であり、操作に特化した技術を必要とする。

ユーザ端末に対して空の遮るもののない視野を提供することに関する問題は、電気通信の分野において新たなものである。古い無線通信ネットワークは、木、建物及び同様の障害物の影響を受けなかったより低い無線周波数が使用された。より高い周波数で動作するより新しい通信システムは、静止衛星に対して変わらない視線に沿って明確な視野を有するアンテナのみを必要とする。しかし、米国特許出願第１４／６２７，５７７号に記載されているような安価なユーザ端末は、空の遮られた部分によって引き起こされる許容し難いほど長いドロップアウトピリオドを避けるために、全ての方位角方向において空の遮るもののない視野を必要とする。

したがって、ユーザが１つ以上の周囲物体の仰角を正確に推定することを可能にするために、安価で使い易い装置及び方法が必要とされ、約４５度の仰角まで全ての方位角方向において空の遮るもののない視野を有するように、ユーザは非静止衛星通信システムのユーザ端末を位置付けて配置することができる。

本明細書では、ユーザ端末を囲む１つ以上の物体の仰角を推定するための装置が開示される。装置は、様々な実施形態において、広角から空風景光（ｓｋｙ ｓｃｅｎｅ ｌｉｇｈｔ）を集光する集光レンズ構成（ｌｉｇｈｔ−ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｌｅｎｓ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）と、集光レンズ構成によって集光された空風景光をコリメートするための接眼レンズ構成（ｅｙｅｐｉｅｃｅ ｌｅｎｓ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）と、空風景光に重畳する仰角限界標識（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔ ｍａｒｋｉｎｇ）を備えることができる。前記仰角限界標識は、ユーザ端末がすべての方位角方向において空の遮るもののない視野を有するように前記１つ以上の物体が下方に保たれなければならない地球の地平線より上方の仰角を画定する。

いくつかの実施形態では、前記仰角限界標識によって画定された仰角が最大仰角を備える。

いくつかの実施形態では、装置は、前記空風景光を前記集光レンズ構成へ反射するための画像反射面をさらに備えることができる。

いくつかの実施形態では、前記画像反射面が前記仰角限界標識を含むことができる。

いくつかの実施形態では、前記画像反射面の外周が前記仰角限界標識を画定することができる。

いくつかの実施形態では、前記仰角限界標識が楕円形状を有することができる。

いくつかの実施形態では、装置は前記接眼レンズ構成によってコリメートされた空風景光をユーザの眼へ反射するための画像反射面を更に備えることができる。

いくつかの実施形態では、前記集光レンズ構成により集光された空風景光を前記接眼レンズ構成へ反射するための画像反射面を更に備えることができる。

いくつかの実施形態では、装置は透明な照準面（ｓｉｇｈｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を更に備え、 前記透明な照準面が前記仰角限界標識を更に備えることができる。

いくつかの実施形態では、前記仰角限界標識が円形の形状を有することができる。

いくつかの実施形態では、前記画像反射面は、ミラーを備えることができる。

いくつかの実施形態では、前記集光レンズ構成は凹レンズを備えることができる。

いくつかの実施形態では、前記凹レンズは、単レンズ又は複合レンズを備えることができる。

いくつかの実施形態では、前記接眼レンズ構成は凸レンズを備えることができる。

いくつかの実施形態では、前記凸レンズは、単レンズ又は複合レンズを備えることができる。

いくつかの実施形態では、装置は、前記装置の視野を拡張するための補助レンズ構成を更に備えることができる。

いくつかの実施形態では、補助レンズ構成は、凸凹レンズを備えることができる。

いくつかの実施形態では、前記凸凹レンズは、単レンズ又は複合レンズを備えることができる。

いくつかの実施形態では、装置は、ハウジングを更に備え、前記集光レンズ構成と、前記接眼レンズ構成とが前記ハウジング内に配置され、前記ハウジング、前記集光レンズ構成及び前記接眼レンズ構成が光学ユニットを構成することができる。

いくつかの実施形態では、前記補助レンズ構成は、前記光学ユニットの前記ハウジング内に配置されることができる。

いくつかの実施形態では、装置はベースを更に備え、前記光学ユニットが前記ベース上に取り付けられることができる。

いくつかの実施形態では、前記画像反射面が、前記ベース上に取り付けられ、光学ユニットと光学的に整列されることができる。

いくつかの実施形態では、装置は、スタンドを更に備え、前記ベースは、前記スタンド上に取り付けられており、前記ベースは前記スタンドに対して回転可能であることができる。

本明細書でさらに開示されるのは、ユーザ端末である。ユーザ端末は、様々な実施形態において、ハウジング、前記ハウジングに関連付けられたアンテナと、前記ハウジング上に配置されるか、又は前記ハウジング内で一体化されている上述の装置と、を備えることができる。本明細書でさらに開示されるのは、ユーザ端末を取り囲む１つ以上の物体の仰角を推定する方法である。この方法は、様々な実施形態において、空風景光の上に仰角限界標識を重ねるステップであって、前記仰角限界標識は、すべての方位角方向において空の遮るもののない視野をユーザ端末が有するように前記１つ以上の物体が下方に保持されなければならない地球の地平線より上方の仰角を画定するステップと、前記ユーザ端末上に配置されるか、前記ユーザ端末に取り付けられるか、前記ユーザ端末内に配置されるか、又は前記ユーザ端末に隣接して配置される集光レンズ構成によって広角からの空風景光を集光するステップと、前記仰角限界標識に対して前記画像内の前記１つ以上の物体のそれぞれの位置を確認するために前記空風景光を見るステップと、を備えることができる。

本開示に係る仰角推定装置の一実施形態を示す概略図である。 仰角推定装置の一実施形態を組み込んだユーザ端末の一実施形態の斜視図である。 仰角推定装置の別の実施形態の斜視図である。 仰角推定装置の別の実施形態の斜視図である。 仰角推定装置の別の実施形態の概略図である。 仰角推定装置の別の実施形態の概略図である。 図４Ａの仰角推定装置の透明な照準面（ｓｉｇｈｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）の一実施形態の平面図である。 図４Ａの仰角推定装置の実施形態の上面図である。 仰角推定装置の別の実施形態の概略図である。 図５Ａの仰角推定装置の実施形態の平面図である。 ユーザの端末が適切に位置付けられて、配置された場合に、装置の接眼レンズを介してユーザが見る、又は装置の傾斜した平面反射面でユーザが見る空風景（ｓｋｙ ｓｃｅｎｅ）の図である。 ユーザの端末が不適切に位置付けられて、配置された場合に、装置の接眼レンズを介してユーザが見る、又は装置の傾斜した平面反射面でユーザが見る空風景の図である。 本開示の装置を用いてユーザ端末を囲む１つ以上の物体の仰角推定法の実施形態を示すフローチャートである。

図１は、本開示の仰角推定装置１０の一実施形態を示す。装置１０は、装置１０を通して空を見ることによって、ユーザが周囲の１つ以上の物体の仰角を正確に推定することを可能となる。装置１０は、平面画像反射面２０と、平面画像反射面と光学的に位置合わせられた集光レンズ構成３０と、集光レンズ構成３０と光学的に位置合わせされた接眼レンズ構成４０と、を備える。

平面画像反射面２０は、集光レンズ構成３０及び接眼レンズ構成４０の光軸ＯＡに対して角度θで傾斜しており、それにより、空風景光 （ｓｋｙ ｓｃｅｎｅ ｌｉｇｈｔ）Ｌ（平面画像反射面２０の視野内の任意の物体を含む）を集光レンズ構成３０上に横方向に反射するようになっている。いくつかの実施形態では、画像反射面２０は、光軸ＯＡに対して４５度の角度（角度θ）で傾斜していてもよい。平面画像反射面２０は、様々な実施形態において、平らな円形ミラー、又は空風景光Ｌを集光レンズ構成３０に反射することができる任意の他の適切な装置又は器具を備えることができる。

いくつかの実施形態では、画像反射面２０は、地平線上の最大仰角を表す仰角限界標識（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔ ｍａｒｋｉｎｇ）２２（図２Ａ−２Ｃ）を含んでいてもよい。装置１０のＦＯＶ内の樹木、建物、山及び他の構造物のような装置１０（すなわち、ユーザ端末）を囲む物体は仰角限界標識２２の下方に保たれ、ユーザ端末が全ての方位角方向において空の遮るもののない視野を有し、その結果、衛星から中断のないサービスを受けることができる。画像反射面２０は、光軸ＯＰに対して角度θで配置されているので、仰角限界標識は、所定の長軸及び短軸を有する楕円形の標識で、標識が集光レンズ構成３０に対して円形の標識として表れても良い。

集光レンズ構成３０は、画像反射面２０から反射された空風景光Ｌを集光し、その空風景光Ｌを接眼レンズ構成４０に導く。集光レンズ構成３０は、空風景光Ｌを広角（ＦＯＶ）から集光するように構成されている。いくつかの実施形態では、集光レンズ構成３０は、凹レンズを備えることができる。凹レンズは、単一のガラス又はプラスチックからなる単レンズとして、又は２つ以上の単レンズ要素を含む複合レンズとして構成され得る。好ましい実施形態では、凹レンズは９０度を超えるＦＯＶを提供する焦点距離を有し、広角又はＦＯＶから空風景光Ｌを集めることができる。ＦＯＶを横切って遠い物体からの光線は広い角度で分離されているので、光線は集光レンズ構成３０と接眼レンズ構成４０との間の空間においてより平行になる。接眼レンズ構成４０を通過した後、遠方の物体からの光線は、目に入るときにはるかに小さい分離角（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｇｌｅｓ）で再び収束する。したがって、眼は、遠く且つ大きく分離されている物体が、より少なく離れて見えるように感じる。

任意の単一の遠点からの光は、ほぼコリメートされた集光レンズ構成３０に入る。集光レンズ構成３０は、接眼レンズ構成４０に近づくにつれて、これらの光線を発散させる効果を有する。接眼レンズ構成４０は、集光レンズ構成３０を出る発散光線をコリメートさせるか又は平行にさせるので、使用者は、ユーザ１０を通じて空を容易に観察し又は見ることができる。具体的には、物体は依然として遠くに見えるので、ユーザのリラックスした目Ｅがそれらを見ることになる。いくつかの実施形態では、接眼レンズ構成４０は凸レンズを備えることができる。凸レンズは、単一のガラス又はプラスチックからなる単レンズとして、又は２つ以上の単レンズ要素を含む複合レンズとして構成することができる。

図１を参照すると、装置１０のいくつかの実施形態では、集光レンズ構成３０の直径Ｄ_１は約０．５０インチであり、接眼レンズ構成４０の直径Ｄ_２は約０．５０インチである。このような実施形態では、（焦点ＦＰ_１と集光レンズ構成３０の中心との間で測定した）の集光レンズ構成３０の焦点距離ＦＬ_１は、約０．２５インチであることができ、（焦点ＦＰ_２と接眼レンズ構成４０の中心との間で測定した）接眼レンズ構成４０の焦点距離ＦＬ_２は、約１．２５インチであることができる。集光レンズ構成３０と接眼レンズ構成４０との間の間隔ＳＰ_１は、約１．０インチであってもよい。画像反射面２０の中心と集光レンズ構成３０との間の間隔ＳＰ_２は約０．５インチであることができる。画像反射面２０の直径ＤＭは、約２．０インチであってもよく、又は装置のＦＯＶの少なくとも＋／−４５度（同等に９０度）を占めるのに十分な大きさの直径であってもよい。装置の他の実施形態では、構成要素の直径、焦点距離、及び間隔は、他の寸法であってもよい。

仰角限界標識２２（図２Ａ〜図２Ｃに図示）は、障害物が最大許容仰角を超える点の軌跡を表す。言い換えると、仰角限界標識２２は、装置１０のＦＯＶ内の樹木、建物、山、及び他の構造のような、装置（したがって、ユーザ端末）を取り囲む物体が下方に保たれなければならない地平線より上にある最大仰角を画定し、ユーザ端末はすべての方位角方向において空の遮るもののない視野を有し、従って、衛星からの中断のないサービスを受けることができる。

仰角限界標識２２は、限定はしないが、画像反射面２０の外面２０ｏに印刷された暗色の標識を含むことができる。他の実施形態では、仰角限界標識２２は、画像反射面２０の外面２０ｏに又は画像反射面２０の外面２０ｏ上に形成された隆起、ビード、又は溝、並びにそれらの任意の組み合わせを備えることができる。好ましい実施形態では、楕円形の仰角限界標識２２の長軸と短軸と傾斜した画像反射面２０の直径ＤＭは、接眼レンズ構成４０において使用者が見るとき、最大仰角４５度±１．０度を画定する仰角限界標識２２の円形反射像を形成するように選択される。他の実施形態では、仰角限界標識２２の長軸及び短軸、及び画像反射面２０の直径ＤＭは、４５度より大きい又は小さい他の望ましい最大仰角を画定する仰角限界標識２２の円形反射画像を形成するように選択されることができる。画像反射面２０のいくつかの実施形態は、装置を取り囲む物体が下方に保たれなければならない地平線より上の異なる最大仰角に対応する異なる寸法の２つ以上の同心の仰角限界標識（図示せず）を含むことができる。

いくつかの実施形態では、仰角限界標識を省略することができ、平面画像反射面２０は、最大仰角（好ましい実施形態では、４５度、＋／−１．０度を画定する）を表す楕円形の周縁を有するように構成することができる。画像反射面の楕円形の周縁は、画像反射面２０が集光レンズ構成３０に対して置かれている傾斜角度により、接眼レンズ構成４０内で円形に見える。

図２Ａに示すように、仰角推定装置１０−１のいくつかの実施形態は、図２Ａに示すように、ユーザ端末１００の一体化された構成要素であることができる。そのようなユーザ端末の一例は、２０１５年２月２０日に出願された「電子的及び機械的なアクチュエーションシステムを有する線形アレイアンテナを有するユーザ端末」と題する米国特許出願第１４／６２７，５７７号に開示されている。米国特許出願第１４／６２７，５７７号の開示内容の全体は参照により、本願明細書に組み込まれる。そのような実施形態では、仰角推定装置１０−１は、それのアンテナに隣接するユーザ端末１００のハウジング１１０内に組み込まれることができる。図２Ａに示す実施形態では、集光及び接眼レンズ構成（図示せず）を（光学的に整列した）管状ハウジング６０内に取り付けて光学ユニット７０を形成することができる。画像反射面２０及び光学ユニット７０は、ユーザ端末のハウジング１１０内に一体化されて、画像反射面２０及び光学ユニット７０の集光レンズ構成が互いに光学的に位置合わせされるようにすることができる。

図２Ｂを参照すると、仰角推定装置１０−２の他の実施形態は、ユーザ端末上に又はユーザ端末に隣接して着脱可能に載置さ得る携帯できる装置として構成してもよい。一実施形態では、装置１０−２は、約２．５インチの長さＬ及び約１．５インチの高さを有することができる（ユーザ端末に組み込まれる装置の実施形態は同様の寸法を有することができる）。いずれにしても、他の実施形態では、装置が他の寸法を有することができることを理解されたい。図２Ｂに示されている実施形態では、集光及び接眼レンズ構成（図示せず）は、光学ユニット７０を形成するために、先に説明した管状ハウジング６０に取り付けられてもよい。画像反射面２０及び光学ユニット７０は、画像反射面２０と集光レンズ構成（図示せず）とが光学的に互いに整列するようにプラットフォーム８０上に載置され得る。

図２Ｃに示すように、装置１０−３には、任意のスタンド又は方位回転ステージ９０が設けられ、装置１０−３のプラットフォーム８０がその上に取り付けられる。方位ステージ９０は、装置１０−３のプラットフォーム８０が方位ステージ９０に対して軸Ａの周囲を少なくとも３６０度回転することを可能にする。方位ステージ９０は、少ない量の自己妨害（ｓｅｌｆ−ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）があることができる装置のコンパクトな実施形態（例えば、２．０インチ未満の長さ）において、特に有効である。方位ステージ９０は、ユーザが自己妨害を克服するために異なる回転角度で複数の照準を行うことを可能にする。例えば、装置１０−３がユーザ端末の一方の側にあり、ユーザが他方の側にある場合に、方位ステージ９０は自己妨害が問題とならない実施形態においても提供され得る。

他の実施形態では、画像反射面２０と集光レンズ構成３０との間の間隔を広げることによって、自己妨害を回避することができる。このような実施形態では、画像反射面２０の直径ＤＭは、同一のＦＯＶをカバーするように増加させる必要がある。

図３に示すように、装置１０−４の実施形態において、斜め画像反射面２０と集光レンズ構成３０との間の光路ＯＰに補助レンズ構成５０を設けて、拡張されたＦＯＶが望ましい集光レンズ構成３０を補うことができる。そのような実施形態では、補助レンズ構成５０は凸凹レンズを備えることができる。凸凹レンズ５０は、凸面が画像反射面に面しており、凹面が集光レンズ構成３０に面するガラス又はプラスチックからなる単一片を備える単レンズとして構成され得る。他の実施形態において、凹凸レンズ５０は、２つ以上の単レンズからなる複合レンズを備えることができる。補助レンズ構成５０は、収光及び接眼レンズ構成３０，４０と共にユニット７０（図２Ａ〜図２Ｃ）に沿って光学ユニットの先に説明した管状ハウジング６０に取り付けることができる。

図４Ａは、本開示の仰角推定装置１０−５の別の実施形態を示す。この実施形態では、傾斜平面画像反射面２０は、接眼レンズ構成４０とユーザの眼Ｅとの間に配置されている。画像反射面２０は、接眼レンズ構成４０から出射する空風景光Ｌをユーザの眼Ｅに向かって横方向に反射する。さらに、この実施形態では、透明な照準面（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｓｉｇｈｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）５５が設けられている。照準面５５は、集光レンズ構成３０と光学的に位置合わせされ、集光レンズ構成３０の鉛直上方に配置される。いくつかの実施形態では、照準面５５は、平坦な透明ガラス又はプラスチックスクリーンを備えてもよい。図４Ｂに示すように、照準面５５は、所定の直径の円形の仰角限界標識５７をさらに備える。ユーザが画像反射面２０の仰角限界標識５７を見るとき、仰角限界標識５７が、装置１０の視野（ＦＯＶ）内の木、建物、山、及び他の構造のような装置１０−５（したがって、ユーザ端末）を囲む物体が下方に保たなければならない最大仰角を画定して、ユーザ端末がすべての方位角方向において空の遮るもののない視野を有して、したがって、衛星から中断のないサービスを受けることができるように、仰角限界標識５７の直径が選択される。仰角限界標識５７は、限定されるものではないが、照準面５５の外面５５ｏ又は内面５５ｉ上に印刷された暗い色の円、溝照準面５５の外面５５ｏ又は内面５５ｉに又は上に形成された円形のリッジ、ビード又は溝、及びそれらの任意の組み合わせを備えることができる。いくつかの実施形態では、照準面５５は、装置１０−５を取り囲む物体が下方に保持されなければならない水平線上の異なる最大仰角に対応する異なる直径の２つ以上の円形同心仰角限界標識（図示せず）を備えることができる。いくつかの実施形態では、装置１０−５は、拡張されたＦＯＶを提供する先に説明した補助レンズ構成（例えば、凸凹レンズ）を含むことができる。補助レンズ構成は、透明照準面５５と集光レンズ構成３０との間の光路内に設けられてもよい。

図４Ｃに示すように、照準面５５、集光レンズ構成３０、接眼レンズ構成４０と傾斜した平面画像反射面２０は管状ハウジング１６０に取り付けられて光学ユニット１７０を形成することができる。管状ハウジング１６０は、傾斜平面画像反射面２０によって反射された空風景を見るために傾斜平面画像反射面２０に隣接して配置された横方向のユーザ観察窓又は開口部１６２を含むことができる。光学ユニット１７０は（図示のように）ベース又はプラットフォーム１８０に取り付けられ得るか、又はユーザ端末のハウジング内で一体化され得る。拡張されたＦＯＶを提供する補助レンズ構成も、光学ユニット１７０の管状ハウジング１６０内に設けることができる。

図５Ａは、本開示の仰角推定装置１０−６の別の実施形態を示す。装置１０−６のこの実施形態は、円形の仰角限界標識５７（図４Ｂ）を有する前述の照準面５５、集光レンズ構成３０、傾斜平面反射面２０及び接眼レンズ構成４０を備える点において図４（ａ）〜（ｃ）に示す実施形態と同様である。しかし、装置１０−６の傾斜した平面画像反射面２０は、集光レンズ構成３０と接眼レンズ構成４０との間に配置されている。画像反射面２０は、集光レンズ構成３０を出射する発散空風景光Ｌを接眼レンズ構成４０に向かって横方向に反射する。

図５Ｂに示すように、照準面５５、集光レンズ機構３０、傾斜した平面画像反射面２０及び接眼レンズ構成４０は、光学ユニット２７０を形成するために管状ハウジング２６０内に取り付けられ得る。管状ハウジング２６０は、接眼レンズ構成４０でコリメートされた空風景光を見るためのユーザ観察窓又は開口２６２を含むことができる。光学ユニット２７０は、ベース又はプラットフォーム２８０（図示されている）上に取り付けられてもよく、又はユーザ端末のハウジング内で一体化されてもよい。拡張されたＦＯＶを提供する補助レンズ構成は、光学ユニット２７０の管状ハウジング２６０内に設けることもできる。

次に、本開示の仰角推定装置の使用及び動作について説明する。装置を使用する前に、ユーザは、アンテナが水平（地面に対して）になるようにユーザ端末の位置決めをして配置する必要がある。バブルレベルのような任意の従来のレベル指示計器を使用して、アンテナが水平であるかどうかを判定することができる。そのような器具は、ユーザ端末のハウジングとは別個であるか、又はユーザ端末のハウジング内で一体化され得る。図２Ａに示すように、装置１０−１がユーザ端末１００内で一体化される場合、アンテナ１２０が水平であるときに装置１０−１は水平になるはずである。図２Ｂ、図２Ｃ、図４Ｃ及び図５Ｂに示すように、装置１０−２，１０−３，１０−４及び１０−５がユーザ端末５０から分離されている場合、装置１０−２，１０−３，１０−４，１０−５は、及び１０−５は、ユーザ端末のハウジング上に置かれ、アンテナに沿って水平にされるべきである。

ユーザ端末及び装置が水平にされると、ユーザは装置１０，１０−４及び１０−６（図１，３及び５Ａ）の接眼レンズ構成４０を介して空風景を見るか、装置１０−５の傾斜した平面反射面２０（図４Ａ）内で空風景を見る。図６Ａに示すように、ユーザ端末の適切な位置及び配置が確認され、ユーザ端末を取り囲む空風景Ｓ内の１つ以上の物体Ｏのそれぞれが実質的に重畳仰角限界標識Ｍの外側にある場合、それにより、装置（その結果、ユーザ端末）のＦＯＶ内の物体は、所望の最大仰角を下方にあると推定される。その結果、ユーザ端末は、すべての方位角方向において空の遮るもののない視野を有する。空風景Ｓ内の物体Ｏの１つ以上のうちの少なくとも１つの一部が、図６Ｂに示すように重畳する仰角限界標識Ｍの実質的に内側にある場合、その物体Ｏは、所望の最大仰角の上方にあると推定される。その結果、ユーザ端末は、少なくとも１つの方位角方向において空の遮られた視界を有する。したがって、空風景Ｓ内の物体Ｏの各々が重ね合わされた仰角限界標識Ｍの実質的に外側に位置するように、ユーザ端末を再位置させ、又は再配置する必要がある。

本発明の仰角推定装置によって、ユーザ端末が水平にあると仮定すると、ユーザは、約１〜２度の精度に周囲の物体の仰角を推定することが可能となる。したがって、本装置によれば、ユーザが目だけを用いて物体の仰角を直接推定する従来技術の推定方法の約１０倍の精度で周辺物体の仰角をユーザが決定することが可能となる。

図７は、本開示の装置を用いてユーザ端末を囲む１つ以上の物体の仰角を推定する方法の実施形態を示すフローチャートである。ブロック３００において、仰角限界標識が、空風景光に重ね合わされる。先に説明したように、仰角限界標識は、ユーザ端末がすべての方位角方向に空の遮るもののない視野を有するように、１つ以上の物体のすべてが下方に保持されなければならない地球の水平線より上の仰角を画定する。ブロック３０２において、空風景光は、ユーザ端末上に配置されるか、ユーザ端末に取り付けられるか、ユーザ端末内に配置されるか、又はユーザ端末に隣接して配置される集光レンズ構成によって広角から集められる。ブロック３０４において、空風景光及び仰角限界標識が、仰角限界標識に対する画像内の１つ以上の物体のそれぞれの位置を確認するために見られる。１つ以上の物体のそれぞれが実質的に仰角限界標識の外側にある場合、１つ以上の物体のすべてが仰角より下方にあると推定され、１つ以上の物体のいずれかの一部が、仰角限界標識の反射された画像内に実質的にある場合には、その物体は仰角の上方にあると推定されます。

仰角推定装置及び仰角推定方法は、例示的な実施形態に関して説明してきたが、それらに限定されるものではない。むしろ、添付の特許請求の範囲は、装置及び方法の均等物の範囲及び範囲から逸脱することなく当業者によってなされてもよい同一の他の変形例及び実施形態を含むように広く解釈されるべきです。

１０ 仰角推定装置
２０ 平面画像反射面
３０ 集光レンズ構成
４０ 接眼レンズ構成
５５ 照準面
１６０ 管状ハウジング
１７０ 光学ユニット
１６２ ユーザ観察窓又は開口部
１８０ ベース又はプラットフォーム

Claims (28)

1. ユーザ端末の周囲の１つ以上の物体の仰角を推定するための装置であって、
   仰角限界標識を含む画像反射面と、
   広角から空風景光を集光する集光レンズ構成と、
   集光レンズ構成によって集光された空風景光をコリメートするための接眼レンズ構成と、
   を備え、
   前記仰角限界標識は、空風景光に重畳され、前記仰角限界標識は、ユーザ端末がすべての方位角方向において空の遮るもののない視野を有するように前記１つ以上の物体が下方に保たれなければならない地球の地平線より上方の仰角を画定する、装置。
2. 前記仰角限界標識によって画定された仰角が最大仰角を備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記画像反射面が前記空風景光を前記集光レンズ構成へ反射する、請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 前記仰角限界標識が前記画像反射面の外面内または外面上に形成される、請求項３に記載の装置。
5. 前記画像反射面の外周が前記仰角限界標識を画定する、請求項３に記載の装置。
6. 前記仰角限界標識が楕円形状を有する、請求項４又は請求項５に記載の装置。
7. 前記接眼レンズ構成によってコリメートされた空風景光をユーザの眼へ反射するための画像反射面を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の装置。
8. 前記画像反射面が前記集光レンズ構成により集光された空風景光を前記接眼レンズ構成へ反射するためである、請求項１又は請求項２に記載の装置。
9. 透明な照準面を更に備え、
   前記透明な照準面が前記仰角限界標識を更に備える、請求項７又は請求項８に記載の装置。
10. 前記仰角限界標識が円形の形状を有する、請求項９に記載の装置。
11. 前記画像反射面は、ミラーを備える、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記集光レンズ構成は凹レンズを備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記凹レンズは、単レンズ又は複合レンズを備える、請求項１２に記載の装置。
14. 前記接眼レンズ構成は凸レンズを備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記凸レンズは、単レンズ又は複合レンズを備える、請求項１４に記載の装置。
16. 前記装置の視野を拡張するための補助レンズ構成を更に備える、請求項１〜１５のいずれか一項の装置。
17. 補助レンズ構成は、凸凹レンズを備える、請求項１６に記載の装置。
18. 前記凸凹レンズは、単レンズ又は複合レンズを備える、請求項１７に記載の装置。
19. ハウジングを更に備え、
    前記集光レンズ構成と、前記接眼レンズ構成とが前記ハウジング内に配置され、
    前記ハウジング、前記集光レンズ構成及び前記接眼レンズ構成が光学ユニットを構成する、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記補助レンズ構成は、前記光学ユニットの前記ハウジング内に配置される、請求項１９に記載の装置。
21. ベースを更に備え、
    前記光学ユニットが前記ベース上に取り付けられる、請求項１９又は２０に記載の装置。
22. 前記画像反射面が、前記ベース上に取り付けられ、光学ユニットと光学的に整列される、請求項２１に記載の装置。
23. スタンドを更に備え、
    前記ベースは、前記スタンド上に取り付けられており、
    前記ベースは前記スタンドに対して回転可能である。請求項２２に記載の装置。
24. 前記１つ以上の物体が前記仰角限界標識の外側に実質的である場合には、前記１つ以上の物体が仰角の下方にあると推定される、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の装置。
25. 前記１つ以上の物体の一部が前記仰角限界標識の内側に実質的にある場合には、前記１つ以上の物体が前記仰角の上方にあると推定される、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の装置。
26. ハウジング、前記ハウジングに関連付けられたアンテナと、前記ハウジング上に配置されるか、又は前記ハウジング内で一体化されている請求項１〜２０、２４、及び２５のいずれかの一項の装置と、を備えるユーザ端末。
27. 請求項１〜２５のいずれか一項に記載の装置を使用してユーザ端末を取り囲む１つ以上の物体の仰角を推定する方法であって、
    空風景光の上に仰角限界標識を重ねるステップであって、前記仰角限界標識は、すべての方位角方向において空の遮るもののない視野をユーザ端末が有するように前記１つ以上の物体が下方に保持されなければならない地球の地平線より上方の仰角を画定するステップと、
    前記ユーザ端末上に配置されるか、前記ユーザ端末に取り付けられるか、前記ユーザ端末と一体的に配置されるか、又は前記ユーザ端末に隣接して配置される集光レンズ構成によって広角からの空風景光を集光するステップと、
    前記仰角限界標識に対して画像内の前記１つ以上の物体のそれぞれの位置を確認するために前記空風景光を見るステップと、を備える方法。
28. すべての前記１つ以上の物体が前記仰角限界標識の外側に実質的にある場合、前記１つ以上の物体が仰角の下方にあると推定され、
    前記１つ以上の物体の一部が前記仰角限界標識の内側に実質的にある場合、前記１つ以上の物体の一部が前記仰角の上方にあると推定される、請求項２７に記載の方法。

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