(57)【要約】  立体表示装置は、取付台と、取付台に対して動かすために取付台に接続されるアームと、使用者が見るために配置可能であるよう取付台に対して動かすためにアームに取り付けられる１組の独立した画像ディスプレイとを含む。この組の第１ディスプレイは、使用者の第１の目で見るために適合されており、組の第２ディスプレイは使用者の第２の目で見るために適合されている。組の各ディスプレイは、使用者によって三次元画像として認識される画像を使用者の各目に提供するために他方のディスプレイと協働するよう適合される。
2008539659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付台と、
取付台に対して動かすために取付台に接続されるアームと、
独立した１組の画像ディスプレイであって、取付台に対して動かすためにアームに取り付けられ、これによりディスプレイの組が使用者が見るために配置可能であり、前記組の第１ディスプレイは使用者の第１の目で見るように適合され、前記組の第２ディスプレイは使用者の第２の目で見るように適合され、前記組の各ディスプレイは、使用者により三次元画像として認識される画像を使用者の各目に提供するために他方のディスプレイと協働するよう適合される、画像ディスプレイと、
を備える、立体表示装置。
【請求項２】
アームが、第１端部と、第１端部の反対側の第２端部とを有し、アームの第１端部が取付台に接続し、ディスプレイの組がアームの第２端部に隣接して取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
アームが長手方向に延伸するとともに関節部分を備え、アームの第２端部が、画像ディスプレイの組を使用者の目の付近に配置するために、取付台に対して垂直方向、水平方向、長手方向の少なくともいずれか１つに可動である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
画像を受信し、前記受信画像を画像ディスプレイに供給するために画像ディスプレイの組に作動的に接続するカメラシステムをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
画像ディスプレイの組が使用者の目の付近に配置された際に、使用者の額に接触するために画像ディスプレイの組に隣接して取り付けられる額パッドをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
本体と、
本体に対して動かすため本体に接続されるアームと、
画像ディスプレイの組であって、本体に対して動かすためにアームに取り付けられ、これによりディスプレイの組が使用者が見るために配置可能であり、前記組の第１ディスプレイは使用者の第１の目で見るように適合され、前記組の第２ディスプレイは使用者の第２の目で見るように適合され、前記組の各ディスプレイは、使用者により三次元画像として認識される画像を使用者の各目に提供するために他方のディスプレイと協働するよう適合される、画像ディスプレイと、
を備える輸送手段。
【請求項７】
アームが、第１端部と、第１端部の反対側の第２端部とを有し、アームの第１端部が本体に接続し、ディスプレイの組がアームの第２端部に隣接して取り付けられる、請求項６に記載の輸送手段。
【請求項８】
アームが長手方向に延伸するとともに関節部分を備え、アームの第２端部が、画像ディスプレイの組を使用者の目の付近に配置するために、取付台に対して垂直方向、水平方向、長手方向の少なくともいずれか１つに可動である、請求項７に記載の輸送手段。
【請求項９】
画像を受信し、前記受信画像を画像ディスプレイに供給するために画像ディスプレイの組に作動的に接続し、本体に取り付けられるカメラシステムをさらに備える、請求項６に記載の輸送手段。
【請求項１０】
画像ディスプレイの組が使用者の目の付近に配置された際に、使用者の額に接触するた
めに画像ディスプレイの組に隣接して取り付けられる額パッドをさらに備える、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
輸送手段が航空機を構成し、本体は機体を構成する、請求項６に記載の輸送手段。
【請求項１２】
本体と、
本体に取り付けられる独立した１組の画像ディスプレイであって、前記組の第１ディスプレイは使用者の第１の目で見るように適合され、前記組の第２ディスプレイは使用者の第２の目で見るように適合され、前記組の各ディスプレイは、使用者により三次元画像として認識される画像を使用者の各目に提供するために他方のディスプレイと協働するよう適合される、画像ディスプレイと、
本体に取り付けられ、画像を受信し前記受信画像を画像ディスプレイに提供するために画像ディスプレイの組と作動的に接続するカメラシステムと、
を備える輸送手段。
【請求項１３】
輸送手段が航空機を構成し、本体が機体を構成し、前記航空機が、機体に取り付けられる補給ブームをさらに備え、前記カメラシステムが、補給ブームの少なくとも一部が、機体におけるカメラシステムにより視認可能である場所に取り付けられる、請求項１２に記載の輸送手段。
【請求項１４】
本体に取り付けられるアームをさらに備え、前記画像ディスプレイの組がアームに取り付けられ、前記アームが、画像ディスプレイの組を使用者の目の付近に配置するため本体に対して可動である、請求項１２に記載の輸送手段。
【請求項１５】
アームが長手方向に延伸するとともに関節部分を有し、アームの第２端部が、画像ディスプレイの組を使用者の目の付近に配置するために、取付台に対して垂直方向、水平方向、長手方向の少なくともいずれか１つの方向に可動である、請求項１４に記載の輸送手段。
【請求項１６】
画像ディスプレイの組が使用者の目の付近に配置された際に、使用者の額に接触するために画像ディスプレイの組に隣接して取り付けられる額パッドをさらに備える、請求項１１に記載の輸送手段。
【請求項１７】
対象物の画像を集めることと、
輸送手段に搭載され、画像が使用者によって三次元画像として認識されるよう適合されている独立した１組の画像ディスプレイ上に使用者のために画像を提供することと、
を備える、輸送手段付近の対象物を見るための方法。
【請求項１８】
輸送手段が航空機であり、対象物が航空機に取り付けられる補給ブームである、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
画像ディスプレイの組の付近に取り付けられる額パッドを使用者の額に接触させることにより、画像ディスプレイの組に伝達される振動を減衰することをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は、全体として画像表示に関し、より詳細には立体画像を表示するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給油機として知られる航空機は、長距離飛行の際に軍用機に燃料の補給をするために使用される。ほとんどの大型補給機は、燃料補給が行われる航空機へ燃料を供給するためのブームを含む。ブームは、燃料補給が行われる航空機の給油ポートに係合する。給油機に搭載される補給ブーム操作者は、ブームが給油ポートに係合するよう調整するために補給ブームを監視することが必要である。通常、操作者は航空機の後部の給油補助タンク内に配置され、補助タンクには、補給ブームへの見通しを良くするために大きな窓部が設けられている。しかし、このような窓部の設置は費用がかかり、成形が困難である。さらに、このような窓部は航空機の構造の全体的な強度を損ねてしまう。また、このような窓部に飛行時に不具合が生じれば、航空機に多大な損傷が生じる、または航空機内の人員が負傷する可能性がある。
【０００３】
大きな窓部を避けるために、ある給油機では、給油機の後部に配置される容器内に収容される横方向に離間する１組のカメラ（すなわち左側カメラと右側カメラ）が使用される。これらのカメラにより、大きな窓部と同様の視界が操作者のために設けられ、操作者が航空機の前部に配置されることを可能にする。このようなカメラのビデオディスプレイシステムは、通常の人間による奥行きの認識能力にとって代わる技術である。この代替となる技術は、左右のカメラの地点からの画像をブーム操作者の左右の目に送ることにより達成される。これを行うためには可能な方法がいくつかあるが、本発明は相互に取り付けられるとともに、監視者の瞳孔の距離に相当する小さい間隔の分離間する小さなディスプレイを使用する。この構成では、左側ディスプレイは左側カメラの視点からの画像を操作者の左目に提供し、右側ディスプレイは右側カメラの視点からの画像を操作者の右目に提供する。カメラは、給油機の後部の燃料補給中に航空機の補給ブーム受け部が配置されているべき場所へ向けられているため、操作者は補給の際の実際の三次元画像を認識することが可能である。これを認識することにより、操作者はブームを航空機の受け部内へ操作することができ、これにより意図せずにブームおよび受け部に接触してブームおよび受け部両方に損傷を与えることがなくなる。ブームと受け部との間の間隔を操作者が認識するために、奥行きの認識は空中での燃料補給において極めて重要である。
【０００４】
立体画像を提供するために対になっている個別のカメラに接続される個別のビデオディスプレイを使用することは、従来は頭部に装着することを目的として設計された装置において行われてきた。このような装置は頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）として知られている。ＨＭＤは、様々な調節可能である機構を使用して、対応する目の上に各ディスプレイを配置する。しかし、ＨＭＤの構想には幾つか顕著な欠点がある。ＨＭＤの欠点の１つは、ＨＭＤ装着時にディスプレイが操作者の視界を損ねることである。ディスプレイは頭部に装着されるフレームに取り付けられるため、操作者は周囲を見るために単純に頭部を動かすことができない。この問題に対する１つの解決策は、ＨＭＤ装着時に操作者が利用可能であるコンソールおよび制御機器を設けることである。しかし、ＨＭＤは従来式の通信用ヘッドセット、救急酸素設備および化学生物兵器に対する防護服の妨げともなってしまう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
一態様において本発明は、取付台と、取付台に対して動かすために取付台と接続するアームと、使用者が見るために配置可能であるように取付台に対して動かすためアームに取り付けられる１組の独立した画像ディスプレイとを含む。この組の第１ディスプレイは、使用者の第１の目で見るために適合され、組の第２ディスプレイは使用者の第２の目で見るために適合される。組の各ディスプレイは、使用者によって三次元画像として認識される画像を使用者の各目に提供するために、他方のディスプレイと協働するように適合されている。
【０００６】
別の態様では、本発明は本体を備える輸送手段と、本体に対して動かすために本体と接続するアームと、使用者が見るために配置可能であるよう本体に対して動かすためにアームに取り付けられる１組の独立した画像ディスプレイとを含む。組の第１ディスプレイは使用者の第１の目で見るために適合され、組の第２ディスプレイは使用者の第２の目で見るために適合される。組の各ディスプレイは、使用者によって三次元画像として認識される画像を使用者の各目に提供するために、他方のディスプレイと協働するように適合されている。
【０００７】
さらに別の態様では本発明は、本体を備える輸送手段と、本体に取り付けられる１組の独立した画像ディスプレイとを含む。組の第１ディスプレイは使用者の第１の目で見るために適合され、組の第２ディスプレイは使用者の第２の目で見るために適合される。組の各ディスプレイは、使用者によって三次元画像として認識される画像を使用者の各目に提供するために、他方のディスプレイと協働するように適合されている。輸送手段は、本体に取り付けられ、画像を受信し、受信した画像を画像ディスプレイに提供するために１組の画像ディスプレイに作動的に接続されるカメラシステムも含む。
【０００８】
さらに別の態様では本発明は、輸送手段の付近の対象物を見るための方法を含む。この方法は、対象物の画像を集めることと、使用者によって三次元画像として認識されるように適合される画像を輸送手段に搭載される１組の独立した画像ディスプレイに使用者のために提供することと、を含む。
【０００９】
本発明のその他の特徴は、以下に一部説明および指摘される。
複数の図を通して対応する部品は対応する参照符合により示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
好適な実施形態の詳細な説明
図面を参照すると、より詳細には図１を参照すると、本発明の構成部品として使用されるための従来式の立体表示装置が全体として符合２０で示されている。装置２０は、１組の独立した画像ディスプレイ２２を含む。各ディスプレイは２２、使用者の１対の目（図１には図示せず）の一方で見るために適合されている。言い換えると、組の一方のディスプレイは使用者の一方の目の前方に配置され、他方のディスプレイは使用者の他方の目の前方に配置される。各ディスプレイ２２は、使用者によって三次元画像として認識される画像を目に提供するために他方のディスプレイと協働するようにも適合される。当業者であれば分かるように、各ディスプレイにより表示される画像は、各画像がわずかに異なる視点で撮られたということから、わずかに異なっている。より詳細には、ほとんどの場合、各画像は他方の画像の視点から、典型的な使用者の目の間隔に概ね等しい距離で離間している視点で撮影される。
【００１１】
カメラシステム２４は、画像を取得し、取得した画像を画像ディスプレイに供給するために、１組の画像ディスプレイ２２に作動的に接続される。この装置は、ディスプレイ上
に表示するためカメラ２４により取得された画像を処理するプロセッサ２６を含む。カメラシステム２４は、システムのカメラの作動の制御および／またはカメラの方向の変更のためのカメラ制御装置２８を含むことが可能である。
【００１２】
あらゆる適切な種類、ブランドおよび／またはモデルのカメラが、本発明の範囲から逸脱することなく、カメラシステム２４に含まれることが可能である。同様に、カメラシステム２４は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の数のカメラを含むことが可能である。本発明の範囲から逸脱することなくその他のカメラシステムを使用することが可能であるが、一実施形態ではカメラシステムは、約２０インチの間隔をあけて配置される２つのカメラレンズを有するデジタルビデオカメラシステムである。より詳細には、この実施形態のカメラシステムは、カナダのオンタリオ州のウォータールーにあるＤＡＬＳＡ社によるＰａｎｔｅｒａ  ＴＦ１Ｍ６０カメラである。いくつかの実施形態では、カメラシステム２４は、複数の対象物および／または複数の視点から単一の対象物を見るために、異なる場所および／または方向に配置される複数のカメラを含む。一実施形態（図示せず）では、ディスプレイ２２の組の両方に画像を（少なくとも１つの視点から）提供するために単一のカメラが使用される。この構成は、単一カメラ立体ビデオと呼ばれることがある。別の実施形態では、１組のカメラが、ディスプレイ２２の組に画像を（少なくとも１つの視点から）提供するために使用される。この構成は、二重カメラ立体ビデオと呼ばれることがある。
【００１３】
あらゆる適切な種類、ブランドおよび／またはモデルのディスプレイが、本発明の範囲から逸脱することなくディスプレイ２２として使用可能である。たとえば一実施形態では、ディスプレイ２２は液晶ディスプレイを含む。別の実施形態では、各ディスプレイ２２はブラウン管を含む。本発明の範囲から逸脱することなくその他のディスプレイを使用することが可能であるが、一実施形態では、ディスプレイはカリフォルニア州のカールズバードにあるＫａｉｓｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ社によるＤｉｇｉｔａｌ  ＰｒｏＶｉｅｗ  ５０ディスプレイである。ここで説明および図示される本発明の様々な実施形態から明らかになるように、本発明の構成要素として使用されるディスプレイ２２は、使用者と相互作用するため任意の方法に構成されることが可能である。
【００１４】
他の実施形態では、ディスプレイ２２は、取付台に接続されているアーム上に取り付けられるか、または建物の壁、床または天井のような固定的な物体に直接取り付けられることができる。図２に示されるように、本発明の立体表示装置の一実施形態は全体として符合３０で示されている。装置３０は、全体として固定的な物体３４に取り付けられるアーム３２を含む。ディスプレイ２２は、アーム３２に取り付けられるハウジング３５内に収容され、アームはディスプレイの組を使用者の目（図示せず）の付近に配置するために固定的な物体３４に対して全体として可動である。ディスプレイ２２の位置を調節するためのアーム３２の可動性は、様々な大きさの使用者の目の位置にディスプレイ２２を配置することを容易にする。さらに、アーム３２の可動性により、ディスプレイ２２およびアーム３２自体が使用されていない場合にはこれらを邪魔にならない場所に配置されることが可能である。アーム３２を有する本発明の実施形態は、頭部に装着するディスプレイ２２に比べると、使用者にかかる重量がなくなるため有利であり得る。
【００１５】
特に、図２に示されるように、アーム３２は、固定的な物体３４に接続される取付台３７を有する第１端部３６と、第１端部と反対側の第２端部３８とを含む。または、本発明のアーム（たとえばアーム３２）のその他の部分が、本発明の範囲から逸脱することなく固定的な物体３４上に取り付けられることが可能である。ディスプレイ２２は、固定的な物体３４の第２端部３８付近に取り付けられる。または、ディスプレイ２２は、本発明の範囲から逸脱することなく、アーム３２のその他の任意の部分に取り付けられることが可能である。本発明のアームは、関節型アームである。図２に示されるように、一実施形態
ではアーム３２は３つの関節部４０を有するが、本発明のアームは本発明の範囲から逸脱することなく、任意の数の関節部を有することが可能である。さらに、図２に示される実施形態では、アーム３２の第２端部３８は、ディスプレイを使用者の目の前に配置するために３つの方向へ可動である（全体として２つの水平軸４２、４３および垂直軸４４に沿って）。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、アームのあらゆる部分があらゆる方向に可動であることもでき、本発明のアームはここに示され、および／または説明される特定の構造に限定されない。たとえば、図４は、複数の伸縮する関節部５４を有するアーム５２を示しており、この関節部はアーム５２が長手方向軸５６に沿って動くことを可能にし、図５は複数の軸を中心に曲げられる回転式ボール・ソケット関節部６０を有するアーム５８を示す。一実施形態では、アームおよび／またはディスプレイ２２を所望の位置および／または方向に固定するために、本発明のアームをロックすることが可能である。
【００１６】
本発明のアームは、あらゆる全体的に固定的な面に取り付けられることが可能である。たとえば図３に示されるように、アーム５２は建物の天井６４に取り付けられている。別の例として、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明のアームは建物の床または輸送手段の任意の部分に取り付けられることが可能である。
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態（たとえば図２に示される実施形態）では、装置は、画像ディスプレイが使用者の目の前に配置された際に、使用者の額に接触するために画像ディスプレイ２２に隣接して配置される額パッド６４を含む。図２に示される実施形態では、額パッド６４はディスプレイハウジング３５に取り付けられているが、額パッドは本発明の範囲から逸脱することなく、その他の場所に取り付けられることが可能である。額パッドは、使用者の顔とディスプレイハウジング３５および／またはディスプレイ２２との間の接触を緩衝することが可能である。特に、額パッドは使用者とディスプレイハウジング３５との間の物理的接触をより快適にし、および／または使用者が見る画像のブレを回避することを容易にするために、全体的に固定的な物体３４から伝達される振動の減衰を容易にすることが可能である。
【００１８】
上述のとおり、カメラシステム２４（図示せず）は、画像を受信し受信画像を画像ディスプレイへ伝達するために、画像ディスプレイ２２の組に作動的に接続する。カメラシステム２４は、電磁波の可視部分外の画像を含むあらゆる画像を受信するために使用されることが可能である。さらに、画像はあらゆる対象物の画像であることができる。たとえば本発明は、手術中の患者を立体的に見るために使用されることもできる。別の実施例は、貨物および／またはその他の資材の遠隔操作のために、貨物および／またはその他の資材を立体的に見ることを含む。別の実施例は、遠隔操作される輸送手段（たとえば無人の飛行機または陸上輸送手段）に配置されるカメラからの画像を輸送手段の制御（たとえば離着陸を含む）のために立体的に見ることと、輸送手段の制御および／または複数の輸送手段の動作を制御するために輸送手段から離れて配置されるカメラから輸送手段を立体的に見ること、または使用者が輸送手段内にいる際に対象物を立体的に見ることを含む。
【００１９】
図５および６に示されるように、一実施形態では本発明の立体表示装置（全体を符合６６で示す）は、輸送手段内のおよび／または輸送手段付近の対象物を立体的に見るために、輸送手段に取り付けられる。特に、装置６６は、航空機に取り付けられる補給ブーム（全体を符合７０で示す）を立体的に見るために、航空機（全体を符合６８で示す）に取り付けられる。図５に示されるように装置６６は、航空機６８の機体７６に取り付けられる第１端部７４と、第１端部と反対側にある第２端部７８とを有するアーム７２を含む。ディスプレイ２２（ハウジング３５内に収容される）は、アーム７２の第２端部７８に隣接して取り付けられる。アーム７２およびディスプレイ２２は全体として、航空機６８の機体７６において補給補助タンク（全体として図６で符号８０で示される）内に取り付けら
れる。図５に示されるアーム７２は、航空機６８内の補給ブーム操作者８２の目の前にディスプレイを配置するために可動である。ディスプレイ２２の位置を調節するためのアーム７２の可動性は、全体として符号８４で示される位置で座っている操作者８２にディスプレイ２２を合わせることを容易にする。これにより、操作者８２は、座りながらディスプレイ２２を見ることが可能である。一実施形態では、操作者８０は、視界が遮られることなくコンソールに取り付けられる制御部および／またはディスプレイ（全体として符号８６で示される）を見るためには、体を後方へ傾けるか、またはアームを（したがってディスプレイ２２も）わずかに動かすだけでよい。さらに、アーム７２の可動性により、ディスプレイ２２およびアーム７２が使用されていない際、たとえば離陸および／または着陸時には安全に格納されることが可能である。上述のように、装置６６は操作者の額への衝撃を和らげるため、また操作者８２が見る画像のブレの回避を容易にするために機体７６からディスプレイ２２へ伝達される振動を減衰するために額パッド８８を含むことができる。
【００２０】
図６に示されるように、カメラシステム２４は機体７６の外面９０に取り付けられ、補給ブーム７０の画像を受信し、受信した画像をディスプレイに提供するためにディスプレイ２２（図５）に作動的に接続される。特に、カメラシステム２４によって補給ブーム７０を少なくとも部分的に見ることが可能である場所に、カメラシステム２４が補給補助タンク８０において取り付けられている。図５および６に示されるように、操作者８２（図５）は、ブームを伸張、係合および格納し、他の航空機９０に燃料を補給し、また航空機のブームおよび／またはその他の部分を飛行中に検査するために、航空機６８の中から補給ブーム７０の立体画像を見るために装置６６を使用することが可能である。
【００２１】
これによって発明を説明し、航空機との関連において示したが、本発明はあらゆる輸送手段に応用可能である。したがって、本発明の実施は航空機に限定されず、また本発明の実施はここに説明および／または図示された特定の航空機に限定されるものでもない。本発明を補給ブームの監視の関連において説明および図示したが、本発明は本発明の範囲から逸脱することなく全体としてその他の対象物を見ることに応用可能である。これにより、本発明の実施は、補給ブームまたはここで説明および／または図示した特定の補給ブームに限定されない。さらに本発明の実施は、輸送手段においての使用に限定されず、輸送手段に関連しない位置から対象物を見るためにも使用可能である。
【００２２】
装置、輸送手段および方法の例示的な実施形態を上に詳細に説明した。装置、輸送手段および方法は、ここで説明した特定の実施形態に限定されず、むしろ各装置および／または輸送手段の構成部品は、ここで説明された他の構成部品と個別に独立して利用されることができ、各方法のステップはここで説明される他のステップとは別に独立して利用されることができる。各装置および／または輸送手段構成部品は、その他の装置および／または輸送手段構成部品と組み合わせても使用可能である。さらに、各方法のステップも他の方法のステップと組み合わせて使用可能である。
【００２３】
本発明の要素またはその好適な実施形態を示す際に、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」といった冠詞は、その要素が１つであるか、または複数あるかを示すためのものである。「ｐｌｕｒａｌｉｔｙ」（複数）という用語は、対応する要素が２つ以上あることを示すものである。「ｍｕｌｔｉｐｌｉｃｉｔｙ」（多数）という用語は、対応する要素が３つ以上あることを示すものである。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」（備える）、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」（含む）、「ｈａｖｉｎｇ」（有する）という用語は、包含する意を表すものであり、挙げられた要素以外の別の要素も存在し得ることを示す。
【００２４】
本発明の範囲から逸脱することなく、上述の構成に様々な変更を加えることが可能である。上述の説明または添付の図面に含まれる全ては例示的なものであり、限定するもので
はない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】立体表示装置の概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態の装置の斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態の装置の正面図である。
【図４】本発明の第３実施形態の装置の詳細な側面図である。
【図５】本発明の立体表示装置の別の実施形態を含む航空機の部分的に切り取られた斜視図である。
【図６】本発明の立体表示装置を示す、航空機の斜視図である。
【図１】
2008539659.tif 000003
【図２】
2008539659.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008539659.tif 000006
【図５】
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【図５Ａ】
2008539659.tif 000008
【図６】
2008539659.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月30日(2007.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付台（３４）と、
取付台に対して動かすために取付台に接続されるアーム（３２）とを備え、
独立した１組の画像ディスプレイ（２２）が、取付台に対して動かすためにアームに取り付けられ、これによりディスプレイの組が使用者が見るために配置可能であり、前記組の第１ディスプレイ（２２−１）は使用者の第１の目で見るように適合され、前記組の第２ディスプレイ（２２−２）は使用者の第２の目で見るように適合され、前記組の各ディスプレイは、使用者により三次元画像として認識される画像を使用者の各目に提供するために他方のディスプレイと協働するよう適合されることを特徴とする、立体表示装置（３０）。
【請求項２】
アーム（３２）が、第１端部（３６）と、第１端部の反対側の第２端部（３８）とを有し、アームの第１端部が取付台（３４）に接続し、ディスプレイ（２２）の組がアームの第２端部に隣接して取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
アームが長手方向に延伸するとともに関節部分（４０）を備え、アームの第２端部が、画像ディスプレイの組を使用者の目の付近に配置するために、取付台に対して垂直方向、水平方向、長手方向の少なくともいずれか１つに可動である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
画像を受信し、前記受信画像を画像ディスプレイに供給するために画像ディスプレイの組に作動的に接続するカメラシステム（２４）をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
装置３０が輸送手段（６７）に作動的に取り付けられ、輸送手段が航空機（６８）を構成し、取付台は機体（７６）を構成し、航空機がさらに、機体に取り付けられる補給ブーム（７０）を備え、カメラシステムにより補給ブームの少なくとも一部分が視認可能である機体の場所にカメラシステムが取り付けられる、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
画像ディスプレイの組が使用者の目の付近に配置された際に、使用者の額に接触するために画像ディスプレイの組に隣接して取り付けられる額パッド（６４）をさらに備える、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
独立した画像ディスプレイの組を支持するディスプレイハウジング（３５）をさらに備え、ハウジングがアームの第２端部に隣接して取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
対象物の画像（９２）を集めることを備える、輸送手段（６７）付近の対象物（９３）を見るための方法において、
輸送手段に搭載され、画像が使用者によって三次元画像として認識されるよう適合されている独立した１組の画像ディスプレイ（２２）上に使用者のために画像を提供することを特徴とする、方法。
【請求項９】
輸送手段が航空機であり、対象物が航空機（６８）に取り付けられる補給ブーム（７０）である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
独立した画像ディスプレイの組の付近に取り付けられる額パッド（６４）を使用者の額に接触させることにより、画像ディスプレイの組に伝達される振動を減衰することをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【手続補正２】
【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】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は、全体として画像表示に関し、より詳細には立体画像を表示するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給油機（すなわち燃料補給機）として知られる航空機は、長距離飛行の際に軍用機に燃料の補給をするために使用される。ほとんどの大型補給機は、燃料補給が行われる航空機へ燃料を供給するためのブームを含む。ブームは、燃料補給が行われる航空機の給油ポートに係合する。給油機に搭載される補給ブーム操作者は、ブームが給油ポートに係合するよう調整するために補給ブームを監視することが必要である。通常、操作者は航空機の後部の給油補助タンク内に配置され、補助タンクには、補給ブームへの見通しを良くするために大きな窓部が設けられている。しかし、このような窓部の設置は費用がかかり、成形が困難である。さらに、このような窓部は航空機の構造の全体的な強度を損ねてしまう。また、このような窓部に飛行時に不具合が生じれば、航空機に多大な損傷が生じる、または航空機内の人員が負傷する可能性がある。
【０００３】
大きな窓部を避けるために、ある給油機では、給油機の後部に配置される容器内に収容される横方向に離間する１組のカメラ（すなわち左側カメラと右側カメラ）が使用される。これらのカメラにより、大きな窓部と同様の視界が操作者のために設けられ、操作者が航空機の前部に配置されることを可能にする。このようなカメラのビデオディスプレイシステムは、通常の人間による奥行きの認識能力にとって代わる技術である。この代替となる技術は、左右のカメラの地点からの画像をブーム操作者の左右の目に送ることにより達成される。これを行うためには可能な方法がいくつかあるが、現在の技術では相互に取り付けられるとともに、監視者の瞳孔の距離に相当する小さい間隔の分離間する小さなディ
スプレイを使用する。この構成では、左側ディスプレイは左側カメラの視点からの画像を操作者の左目に提供し、右側ディスプレイは右側カメラの視点からの画像を操作者の右目に提供する。カメラは、給油機の後部の燃料補給中に航空機の補給ブーム受け部が配置されているべき場所へ向けられているため、操作者は補給の際の実際の三次元画像を認識することが可能である。これを認識することにより、操作者はブームを航空機の受け部内へ操作することができ、これにより意図せずにブームおよび受け部に接触してブームおよび受け部両方に損傷を与えることがなくなる。ブームと受け部との間の間隔を操作者が認識するために、奥行きの認識は空中での燃料補給において極めて重要である。
【０００４】
立体画像を提供するために対になっている個別のカメラに接続される個別のビデオディスプレイを使用することは、従来は頭部に装着することを目的として設計された装置において行われてきた。このような装置は頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）として知られている。ＨＭＤは、様々な調節可能である機構を使用して、対応する目の上に各ディスプレイを配置する。しかし、ＨＭＤの構想には幾つか顕著な欠点がある。ＨＭＤの欠点の１つは、ＨＭＤ装着時にディスプレイが操作者の視界を損ねることである。ディスプレイは頭部に装着されるフレームに取り付けられるため、操作者は周囲を見るために単純に頭部を動かすことができない。この問題に対する１つの解決策は、ＨＭＤ装着時に操作者が利用可能であるコンソールおよび制御機器を設けることである。しかし、ＨＭＤは従来式の通信用ヘッドセット、救急酸素設備および化学生物兵器に対する防護服の妨げともなってしまう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
一態様において本発明は、取付台と、取付台に対して動かすために取付台と接続するアームと、使用者が見るために配置可能であるように取付台に対して動かすためアームに取り付けられる１組の独立した画像ディスプレイとを含む。この組の第１ディスプレイは、使用者の第１の目で見るために適合され、組の第２ディスプレイは使用者の第２の目で見るために適合される。組の各ディスプレイは、使用者によって三次元画像として認識される画像を使用者の各目に提供するために、他方のディスプレイと協働するように適合されている。
【０００６】
別の態様では、本発明は本体を備える輸送手段と、本体に対して動かすために本体と接続するアームと、使用者が見るために配置可能であるよう本体に対して動かすためにアームに取り付けられる１組の独立した画像ディスプレイとを含む。組の第１ディスプレイは使用者の第１の目で見るために適合され、組の第２ディスプレイは使用者の第２の目で見るために適合される。組の各ディスプレイは、使用者によって三次元画像として認識される画像を使用者の各目に提供するために、他方のディスプレイと協働するように適合されている。
【０００７】
さらに別の態様では本発明は、本体を備える輸送手段と、本体に取り付けられる１組の独立した画像ディスプレイとを含む。組の第１ディスプレイは使用者の第１の目で見るために適合され、組の第２ディスプレイは使用者の第２の目で見るために適合される。組の各ディスプレイは、使用者によって三次元画像として認識される画像を使用者の各目に提供するために、他方のディスプレイと協働するように適合されている。輸送手段は、本体に取り付けられ、画像を受信し、受信した画像を画像ディスプレイに提供するために１組の画像ディスプレイに作動的に接続されるカメラシステムも含む。
【０００８】
さらに別の態様では本発明は、輸送手段の付近の対象物を見るための方法を含む。この方法は、対象物の画像を集めることと、使用者によって三次元画像として認識されるよう
に適合される画像を輸送手段に搭載される１組の独立した画像ディスプレイに使用者のために提供することと、を含む。
【０００９】
本発明のその他の特徴は、以下に一部説明および指摘される。
複数の図を通して対応する部品は対応する参照符合により示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
好適な実施形態の詳細な説明
図面を参照すると、より詳細には図１を参照すると、本発明の構成部品として使用されるための従来式の立体表示装置が全体として符合２０で示されている。装置２０は、１組の独立した画像ディスプレイ２２を含む。各ディスプレイ２２は、使用者の１対の目（図１には図示せず）の一方で見るために適合されている。言い換えると、組の一方のディスプレイは使用者の一方の目の前方に配置され、他方のディスプレイは使用者の他方の目の前方に配置される。各ディスプレイ２２は、使用者によって三次元画像として認識される画像を目に提供するために他方のディスプレイと協働するようにも適合される。当業者であれば分かるように、各ディスプレイにより表示される画像は、各画像がわずかに異なる視点で撮られたということから、わずかに異なっている。より詳細には、ほとんどの場合、各画像は他方の画像の視点から、典型的な使用者の目の間隔に概ね等しい距離で離間している視点で撮影される。
【００１１】
カメラシステム２４は、画像を取得し、取得した画像を画像ディスプレイに供給するために、１組の画像ディスプレイ２２に作動的に接続される。この装置は、ディスプレイ上に表示するためカメラ２４により取得された画像を処理するプロセッサ２６を含む。カメラシステム２４は、システムのカメラの作動の制御および／またはカメラの方向の変更のためのカメラ制御装置２８を含むことが可能である。
【００１２】
あらゆる適切な種類、ブランドおよび／またはモデルのカメラが、本発明の範囲から逸脱することなく、カメラシステム２４に含まれることが可能である。同様に、カメラシステム２４は、本発明の範囲から逸脱することなく、任意の数のカメラを含むことが可能である。本発明の範囲から逸脱することなくその他のカメラシステムを使用することが可能であるが、一実施形態ではカメラシステムは、約２０インチの間隔をあけて配置される２つのカメラレンズを有するデジタルビデオカメラシステムである。より詳細には、この実施形態のカメラシステムは、カナダのオンタリオ州のウォータールーにあるＤＡＬＳＡ社によるＰａｎｔｅｒａ  ＴＦ１Ｍ６０カメラである。いくつかの実施形態では、カメラシステム２４は、複数の対象物および／または複数の視点から単一の対象物を見るために、異なる場所および／または方向に配置される複数のカメラを含む。一実施形態（図示せず）では、ディスプレイ２２の組の両方に画像を（少なくとも１つの視点から）提供するために単一のカメラが使用される。この構成は、単一カメラ立体ビデオと呼ばれることがある。別の実施形態では、１組のカメラが、ディスプレイ２２の組に画像を（少なくとも１つの視点から）提供するために使用される。この構成は、二重カメラ立体ビデオと呼ばれることがある。
【００１３】
あらゆる適切な種類、ブランドおよび／またはモデルのディスプレイが、本発明の範囲から逸脱することなくディスプレイ２２として使用可能である。たとえば一実施形態では、ディスプレイ２２は液晶ディスプレイを含む。別の実施形態では、各ディスプレイ２２はブラウン管を含む。本発明の範囲から逸脱することなくその他のディスプレイを使用することが可能であるが、一実施形態では、ディスプレイはカリフォルニア州のカールズバードにあるＫａｉｓｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ社によるＤｉｇｉｔａｌ  ＰｒｏＶｉｅｗ  ５０ディスプレイである。ここで説明および図示される本発明の様々な実施形態から明らかになるように、本発明の構成要素として使用されるディスプレイ２２は、使
用者と相互作用するため任意の方法に構成されることが可能である。
【００１４】
他の実施形態では、ディスプレイ２２は、取付台３４に接続されているアーム上に取り付けられるか、または建物の壁、床または天井のような固定的な物体に直接取り付けられることができる。図２に示されるように、本発明の立体表示装置の一実施形態は全体として符合３０で示されている。装置３０は、全体として固定的な物体３４、または取付台に取り付けられるアーム３２を含む。ディスプレイ２２（２２−１、２２−２）は、アーム３２に取り付けられるハウジング３５内に収容され、アームはディスプレイの組を使用者の目（図示せず）の付近に配置するために固定的な物体３４に対して全体として可動である。ディスプレイ２２の位置を調節するためのアーム３２の可動性は、様々な大きさの使用者の目の位置にディスプレイ２２を配置することを容易にする。さらに、アーム３２の可動性により、ディスプレイ２２およびアーム３２自体が使用されていない場合にはこれらを邪魔にならない場所に配置されることが可能である。アーム３２を有する本発明の実施形態は、頭部に装着するディスプレイ２２に比べると、使用者にかかる重量がなくなるため有利であり得る。
【００１５】
特に、図２に示されるように、アーム３２は、固定的な物体３４に接続される取付台３７を有する第１端部３６と、第１端部と反対側の第２端部３８とを含む。または、本発明のアーム（たとえばアーム３２）のその他の部分が、本発明の範囲から逸脱することなく固定的な物体３４上に取り付けられることが可能である。ディスプレイ２２は、固定的な物体３４の第２端部３８付近に取り付けられる。または、ディスプレイ２２は、本発明の範囲から逸脱することなく、アーム３２のその他の任意の部分に取り付けられることが可能である。本発明のアームは、関節型アームであり、関節部４０を含む。図２に示されるように、一実施形態ではアーム３２は、関節部４０に３つの関節部を有するが、本発明のアームは本発明の範囲から逸脱することなく、任意の数の関節部を有することが可能である。さらに、図２に示される実施形態では、アーム３２の第２端部３８は、ディスプレイを使用者の目の前に配置するために３つの方向へ可動である（全体として２つの水平軸４２、４３および垂直軸４４に沿って）。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、アームのあらゆる部分があらゆる方向に可動であることもでき、本発明のアームはここに示され、および／または説明される特定の構造に限定されない。たとえば、図４は、複数の伸縮する関節部５４を有するアーム５２を示しており、この関節部はアーム５２が長手方向軸５６に沿って動くことを可能にし、図５は複数の軸を中心に曲げられる回転式ボール・ソケット関節部６０を有するアーム５８を示す。一実施形態では、アームおよび／またはディスプレイ２２を所望の位置および／または方向に固定するために、本発明のアームをロックすることが可能である。
【００１６】
本発明のアームは、あらゆる全体的に固定的な面に取り付けられることが可能である。たとえば図３に示されるように、アーム５２は建物の天井６４に取り付けられている。別の例として、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明のアームは建物の床または輸送手段の任意の部分に取り付けられることが可能である。
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態（たとえば図２に示される実施形態）では、装置は、画像ディスプレイが使用者の目の前に配置された際に、使用者の額に接触するために画像ディスプレイ２２に隣接して配置される額パッド６４を含む。図２に示される実施形態では、額パッド６４はディスプレイハウジング３５に取り付けられているが、額パッドは本発明の範囲から逸脱することなく、その他の場所に取り付けられることが可能である。額パッドは、使用者の顔とディスプレイハウジング３５および／またはディスプレイ２２との間の接触を緩衝することが可能である。特に、額パッドは使用者とディスプレイハウジング３５との間の物理的接触をより快適にし、および／または使用者が見る画像のブレを回避することを容易にするために、全体的に固定的な物体３４から伝達される振動の減衰を容
易にすることが可能である。
【００１８】
上述のとおり、カメラシステム２４は、画像を受信し受信画像を画像ディスプレイへ伝達するために、画像ディスプレイ２２の組に作動的に接続する。カメラシステム２４は、電磁波の可視部分外の画像を含むあらゆる画像を受信するために使用されることが可能である。さらに、画像はあらゆる対象物の画像であることができる。たとえば本発明は、手術中の患者を立体的に見るために使用されることもできる。別の実施例は、貨物および／またはその他の資材の遠隔操作のために、貨物および／またはその他の資材を立体的に見ることを含む。別の実施例は、遠隔操作される輸送手段（たとえば無人の飛行機または陸上輸送手段）に配置されるカメラからの画像を輸送手段の制御（たとえば離着陸を含む）のために立体的に見ることと、輸送手段の制御および／または複数の輸送手段の動作を制御するために輸送手段から離れて配置されるカメラから輸送手段を立体的に見ること、または使用者が輸送手段またはその他のプラットフォーム内にいる際に対象物を立体的に見ることを含む。
【００１９】
図５および６に示されるように、一実施形態では本発明の立体表示装置（全体を符合６６で示す）は、輸送手段内のおよび／または輸送手段付近の対象物を立体的に見るために、輸送手段６７に取り付けられる。特に、装置６６は、航空機に取り付けられる補給ブーム（全体を符合７０で示す）を立体的に見るために、航空機（全体を符合６８で示す）に取り付けられる。図５に示されるように装置６６は、航空機６８の機体７６に取り付けられる第１端部７４と、第１端部と反対側にある第２端部７８とを有するアーム７２を含む。ディスプレイ２２（ハウジングにより支持される、および／またはハウジング３５内に収容される）は、アーム７２の第２端部７８に隣接して取り付けられる。アーム７２およびディスプレイ２２は全体として、航空機６８の機体７６において補給補助タンク（全体として図６で符号８０で示される）内に取り付けられる。この実施例では対象は、航空機６８の付近に配置される第２の航空機９４または補給ブーム７０である。より一般的には対象は、輸送手段６７の付近に配置される対象物９３である。図５に示されるアーム７２は、航空機６８内の補給ブーム操作者８２の目の前にディスプレイを配置するために可動である。ディスプレイ２２の位置を調節するためのアーム７２の可動性は、全体として符号８４で示される位置で座っている操作者８２または使用者にディスプレイ２２を合わせることを容易にする。これにより、操作者８２は、座りながらディスプレイ２２を見ることが可能である。一実施形態では、操作者８０は、視界が遮られることなくコンソールに取り付けられる制御部および／またはディスプレイ（全体として符号８６で示される）を見るためには、体を後方へ傾けるか、またはアームを（したがってディスプレイ２２も）わずかに動かすだけでよい。さらに、アーム７２の可動性により、ディスプレイ２２およびアーム７２が使用されていない際、たとえば離陸および／または着陸時には安全に格納されることが可能である。上述のように、装置６６は操作者の額への衝撃を和らげるため、また操作者８２が見る画像のブレの回避を容易にするために機体７６からディスプレイ２２へ伝達される振動を減衰するために額パッド８８を含むことができる。
【００２０】
図６に示されるように、カメラシステム２４は機体７６の外面９０に取り付けられ、補給ブーム７０の画像９２を受信し、受信した画像をディスプレイに提供するためにディスプレイ２２（図５）に作動的に接続される。特に、カメラシステム２４によって補給ブーム７０を少なくとも部分的に見ることが可能である場所に、カメラシステム２４が補給補助タンク８０において取り付けられている。図５および６に示されるように、操作者８２（図５）は、ブームを伸張、係合および格納し、他の航空機９４に燃料を補給し、また航空機のブーム７０および／またはその他の部分を飛行中に検査するために、航空機６８の中から補給ブーム７０の立体画像を見るために装置６６を使用することが可能である。
【００２１】
これによって発明を説明し、航空機との関連において示したが、本発明はあらゆる陸上
、航空、または宇宙用の輸送手段に応用可能である。したがって、本発明の実施は航空機に限定されず、また本発明の実施はここに説明および／または図示された特定の航空機に限定されるものでもない。本発明を補給ブームの監視の関連において説明および図示したが、本発明は本発明の範囲から逸脱することなく全体としてその他の対象物を見ることに応用可能である。これにより、本発明の実施は、補給ブームまたはここで説明および／または図示した特定の補給ブームに限定されない。さらに本発明の実施は、輸送手段においての使用に限定されず、輸送手段に関連しない位置から対象物を見るためにも使用可能である。
【００２２】
装置、輸送手段および方法の例示的な実施形態を上に詳細に説明した。装置、輸送手段および方法は、ここで説明した特定の実施形態に限定されず、むしろ各装置および／または輸送手段の構成部品は、ここで説明された他の構成部品と個別に独立して利用されることができ、各方法のステップはここで説明される他のステップとは別に独立して利用されることができる。各装置および／または輸送手段構成部品は、その他の装置および／または輸送手段構成部品と組み合わせても使用可能である。さらに、各方法のステップも他の方法のステップと組み合わせて使用可能である。
【００２３】
本発明の要素またはその好適な実施形態を示す際に、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」といった冠詞は、その要素が１つであるか、または複数あるかを示すためのものである。「ｐｌｕｒａｌｉｔｙ」（複数）という用語は、対応する要素が２つ以上あることを示すものである。「ｍｕｌｔｉｐｌｉｃｉｔｙ」（多数）という用語は、対応する要素が３つ以上あることを示すものである。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」（備える）、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」（含む）、「ｈａｖｉｎｇ」（有する）という用語は、包含する意を表すものであり、挙げられた要素以外の別の要素も存在し得ることを示す。
【００２４】
本発明の範囲から逸脱することなく、上述の構成に様々な変更を加えることが可能である。上述の説明または添付の図面に含まれる全ては例示的なものであり、限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】立体表示装置の概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態の装置の斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態の装置の正面図である。
【図４】本発明の第３実施形態の装置の詳細な側面図である。
【図５】本発明の立体表示装置の別の実施形態を含む航空機の部分的に切り取られた斜視図である。
【図５Ａ】図５の航空機の部分的に切り取られた斜視図の拡大図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る立体表示装置を示す、航空機の斜視図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2008539659.tif 000010
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2008539659.tif 000011
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2008539659.tif 000012
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５Ａ】
2008539659.tif 000013
【国際調査報告】
2008539659.tif 000014
2008539659.tif 000015
2008539659.tif 000016