(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定するシステムであって、前記システムが、
空の画像を捕捉するカメラ装置であって、前記カメラ装置が、複数の画素を有する画像センサを含む、カメラ装置と、
前記カメラ装置によって捕捉された前記空の画像を表示する表示装置とを備え、
前記カメラ装置および前記表示装置のうちのいずれか一方が、前記表示装置によって表示された前記空の画像上に高度制限標示を生成し、
前記高度制限標示が、地球の地平線よりも上の最大仰角であって、前記ユーザ端末が全方位方向において空が遮られない視界を有するように、前記カメラ装置の視野内の前記1つまたは複数の物体の全部が前記仰角よりも低く維持される必要がある、最大仰角を規定し、
前記高度制限標示が、D=2*(90-最大仰角)/αに従う前記画像センサの画素数である直径Dを有し、前記最大仰角が、度単位の角度であり、αが、前記画像センサの画素のうちの1つから見た、度単位の角度である、システム。
【請求項２】
前記画像センサが電荷結合素子を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記画像センサが、CMOSアクティブ画素素子を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記カメラ装置が、画像センサ上に、前記カメラ装置の前記視野内の前記1つまたは複数の物体および空を表す、集光のための光学系を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記光学系が、広角レンズを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記カメラ装置が、画像処理・通信電子装置を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記画像処理・通信電子装置が、前記空の画像の画像取得および前記表示装置への無線伝送のためのファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記空の画像が、リアルタイム映像であり、前記画像処理・通信電子装置が、前記リアルタイム映像を生成する、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記空の画像が、静止画であり、ファームウェアが、前記静止画を生成する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記画像処理・通信電子装置が、前記表示装置への前記空の画像のBLUETOOTH(登録商標)データ伝送、Wi-Fiデータ伝送、インターネットデータ伝送、およびセルラデータ伝送のうちの1つまたは複数を可能にする、請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
前記画像処理・通信電子装置が、前記表示装置への前記空の画像の有線伝送のためのファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項１２】
前記画像処理・通信電子装置が、有線伝送のために、前記カメラ装置と前記表示装置とのユニバーサルシリアルバス接続を可能にする、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記カメラ装置と前記表示装置との有線接続のためのユニバーサルシリアルバスOn-The-Goアダプタをさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記画像処理・通信電子装置が、前記表示装置上に表示された前記空の画像に前記高度制限標示を追加する、請求項６に記載のシステム。
【請求項１５】
前記カメラ装置が、画像処理・通信電子装置の機能を制御するプロセッサを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項１６】
前記表示装置が、前記カメラ装置によって捕捉された前記空の画像を表示する表示スクリーンを有するポータブル装置またはモバイル装置を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ポータブル装置またはモバイル装置が、ハンドヘルド装置を備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ハンドヘルド装置が、スマートフォンまたはタブレットコンピュータを備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ポータブル装置またはモバイル装置が、ラップトップコンピュータを備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記表示装置が、前記カメラ装置によって送信された前記空の画像の無線受信のためのファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせが、無線受信のために、前記カメラ装置から送信された前記空の画像のBLUETOOTH(登録商標)データ受信、Wi-Fiデータ受信、インターネットデータ受信、およびセルラデータ受信のうちの1つまたは複数を可能にする、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記表示装置が、前記カメラ装置によって送信された前記空の画像の有線受信のためのファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせが、有線受信のために、前記表示装置と前記カメラ装置との間のユニバーサルシリアルバス接続を提供する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記表示装置が、前記表示装置のプロセッサによって実行された場合、前記表示装置上に前記空の画像を表示するソフトウェアアプリケーションを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ソフトウェアアプリケーションが前記プロセッサによって実行された場合、前記ソフトウェアアプリケーションが、前記表示装置上に表示された前記空の画像に前記高度制限標示を追加する、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記表示装置が、前記表示装置上に表示された前記空の画像に前記高度制限標示を追加するファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記1つまたは複数の物体が実質的に前記高度制限標示の外側にある場合、前記1つまたは複数の物体は前記最大仰角よりも低いことが推定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記1つまたは複数の物体の一部が、実質的に前記高度制限標示の内側にある場合、前記1つまたは複数の物体は前記最大仰角よりも高いことが推定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記カメラ装置および表示装置が、一体型ユニットを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３０】
筐体、前記筐体に関連付けられたアンテナ、および前記筐体上に配置された、または前記筐体と一体化した請求項１〜１５のいずれか一項に記載のシステムのカメラ装置を備えたユーザ端末。
【請求項３１】
筐体、前記筐体に関連付けられたアンテナ、および前記筐体上に配置された、または前記筐体と一体化した請求項１〜２９のいずれか一項に記載のシステムを備えたユーザ端末。
【請求項３２】
ユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定するカメラ装置であって、前記カメラ装置が、
空の画像を捕捉する画像センサであって、複数の画素を有する、画像センサを備え、
前記カメラ装置が、表示装置によって表示される前記空の画像内に高度制限標示を生成し、
前記高度制限標示が、地球の地平線よりも上の最大仰角であって、前記ユーザ端末が全方位方向において空が遮られない視界を有するように、前記カメラ装置の視野内の前記1つまたは複数の物体の全部が前記仰角よりも低く維持される必要がある、最大仰角を規定し、
前記高度制限標示が、D=2*(90-最大仰角)/αに従う前記画像センサの画素数である直径Dを有し、前記最大仰角が、度単位の角度であり、αが、前記画像センサの画素のうちの1つから見た、度単位の角度である、カメラ装置。
【請求項３３】
前記画像センサが、電荷結合素子を備える、請求項３２に記載のカメラ装置。
【請求項３４】
前記画像センサが、CMOSアクティブ画素素子を備える、請求項３２に記載のカメラ装置。
【請求項３５】
前記カメラ装置が、前記画像センサ上に、前記カメラ装置の前記視野内の前記1つまたは複数の物体および空を表す、集光のための光学系を含む、請求項３２〜３４のいずれか一項に記載のカメラ装置。
【請求項３６】
前記光学系が、広角レンズを含む、請求項３５に記載のカメラ装置。
【請求項３７】
前記カメラ装置が、画像処理・通信電子装置を含む、請求項３２に記載のカメラ装置。
【請求項３８】
前記画像処理・通信電子装置が、前記空の画像の画像取得および前記表示装置への無線伝送のためのファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む、請求項３７に記載のカメラ装置。
【請求項３９】
前記空の画像が、リアルタイム映像であり、前記画像処理・通信電子装置が、前記リアルタイム映像を生成する、請求項３７または３８に記載のカメラ装置。
【請求項４０】
前記空の画像が、静止画であり、前記画像処理・通信電子装置が、前記静止画を生成する、請求項３７に記載のカメラ装置。
【請求項４１】
前記画像処理・通信電子装置が、前記表示装置への前記空の画像のBLUETOOTH(登録商標)データ伝送、Wi-Fiデータ伝送、インターネットデータ伝送、およびセルラデータ伝送のうちの1つまたは複数を可能にする、請求項３７に記載のカメラ装置。
【請求項４２】
前記画像処理・通信電子装置が、前記表示装置への前記空の画像の有線伝送のためのファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む、請求項３７に記載のカメラ装置。
【請求項４３】
前記ファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせが、有線伝送のために、前記カメラ装置と前記表示装置とのユニバーサルシリアルバス接続を可能にする、請求項４２に記載のカメラ装置。
【請求項４４】
前記カメラ装置と前記表示装置との有線接続のためのユニバーサルシリアルバスOn-The-Goアダプタをさらに備える、請求項４３に記載のカメラ装置。
【請求項４５】
ファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせが、前記表示装置上に表示された前記空の画像に前記高度制限標示を追加する、請求項３８に記載のカメラ装置。
【請求項４６】
前記カメラ装置が、画像処理・通信電子装置の機能を制御するプロセッサを含む、請求項３７に記載のカメラ装置。
【請求項４７】
ユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定する表示装置であって、前記表示装置が、
複数の画素を有する画像センサを含むカメラ装置によって捕捉された空の画像を表示する表示スクリーンと、
プロセッサとを備え、
前記表示装置が、前記プロセッサによって実行された場合、前記表示スクリーン上に表示された前記空の画像に高度制限標示を追加するソフトウェアアプリケーションを含み、
前記高度制限標示が、地球の地平線よりも上の最大仰角であって、前記ユーザ端末が全方位方向において空が遮られない視界を有するように、前記カメラ装置の視野内の前記1つまたは複数の物体の全部が前記仰角よりも低く維持される必要がある、最大仰角を規定し、
前記高度制限標示が、D=2*(90-最大仰角)/αに従う前記画像センサの画素数である直径Dを有し、前記最大仰角が、度単位の角度であり、αが、前記画像センサの画素のうちの1つから見た、度単位の角度である、表示装置。
【請求項４８】
ユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定する表示装置であって、前記表示装置が、
複数の画素を有する画像センサを含むカメラ装置によって捕捉された空の画像を表示する表示スクリーンを備え、
前記表示装置が、前記表示スクリーン上に表示された前記空の画像に高度制限標示を追加するファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含み、
前記高度制限標示が、地球の地平線よりも上の最大仰角であって、前記ユーザ端末が全方位方向において空が遮られない視界を有するように、前記カメラ装置の視野内の前記1つまたは複数の物体の全部が前記仰角よりも低く維持される必要がある、最大仰角を規定し、
前記高度制限標示が、D=2*(90-最大仰角)/αに従う前記画像センサの画素数である直径Dを有し、前記最大仰角が、度単位の角度であり、αが、前記画像センサの画素のうちの1つから見た、度単位の角度である、表示装置。
【請求項４９】
ユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定する方法であって、前記方法が、
複数の画素を有する画像センサを含み、前記ユーザ端末上に配置された、前記ユーザ端末に取り付けられた、前記ユーザ端末内に配置された、または前記ユーザ端末に隣接して配置されたカメラ装置により、空の画像を捕捉するステップと、
前記空の画像に高度制限標示を重ね合わされるステップであって、前記高度制限標示が、地球の地平線よりも上の最大仰角であって、前記ユーザ端末が全方位方向において空が遮られない視界を有するように、前記カメラ装置の視野内の前記1つまたは複数の物体の全部が前記仰角よりも低く維持される必要がある、最大仰角を規定する、ステップと、
表示装置上に前記空の画像を表示して、前記画像内の前記1つまたは複数の物体の各々の、前記高度制限標示に対して相対的な位置を確認するステップとを含み、
前記高度制限標示が、D=2*(90-最大仰角)/αに従う前記画像センサの画素数である直径Dを有し、前記最大仰角が、度単位の角度であり、αが、前記画像センサの画素のうちの1つから見た、度単位の角度である、方法。
【請求項５０】
前記1つまたは複数の物体の全部が、実質的に前記高度制限標示の外側にある場合、前記1つまたは複数の物体は前記仰角よりも下にあると推定され、前記1つまたは複数の物体の一部が、実質的に前記高度制限標示の内側にある場合、前記1つまたは複数の物体の一部が、前記最大仰角よりも上にあると推定される、請求項４９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。より具体的には、本開示は、空が遮られない視界を有するようにユーザ端末をユーザが適切に配置するのを支援するために、ユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球上のあらゆる場所に低コストのブロードバンドインターネットサービスを導入する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、インターネットを非静止衛星の船隊にリンクさせ、次いで地球上に配置された安価なユーザ端末にリンクさせるゲートウェイアンテナを含んでいる。ユーザ端末は、住居および企業へのインターネット接続を供給する。
【０００３】
上述の安価なユーザ端末とは、衛星からの途切れることのないサービスを受けるために、全方位方向(北、南、東、および西の方向)における空の大部分が遮られない視界を必要とするアンテナを含んでいる。樹木、建築物、およぎ山は、全方位方向において、一定の仰角(地平線よりも上の角度、すなわち、陸と空とが交わるように見える線)よりも低く維持されなければならない。世界の一部地域では、最大仰角は、約45度まで低くすることできる。そのようなユーザ端末の一例は、“User Terminal Having A Linear Array Antenna With Electronic And Mechanical Actuation System”という発明の名称で2015年2月20日に出願された米国特許出願第14/627,577号に開示されている。
【０００４】
最小限の専門知識を有する個々のユーザは、ユーザ端末を取り付けおよび設置する可能性が高く、故に、ユーザ端末が空が遮られない視界を有するための方法により、彼らが住居や企業等においてユーザ端末を配置可能であることは必要不可欠である。
【０００５】
低コストインターネットサービスを維持するために、ユーザは、専門的な支援が無くとも、ユーザ端末を位置付け、取り付け、設置、および配置することができなければならない。幾つかの利用において、ユーザ端末は、全方位方向において地平線よりも上の約45度の仰角で空が遮られない視界を有する必要があるため、ユーザ端末を正確に位置付けおよび配置するためのユーザの能力は、重大な難題である。現在のところ、ユーザが、端末が空が遮られない視界を有するかどうかを視覚的に推定することによって、ユーザ端末を位置付けおよび配置するが、これは、10度程度の誤差をしばしば招き、脱落期間が問題となっている。測量機器は、ユーザ端末を正確に位置付けおよび配置するのを支援することができるが、そのような機器は高価であり動作に専門技術を必要とする。
【０００６】
ユーザ端末に対して空が遮られない視界を提供することに関する課題は、通信技術の領域では新しい。古い無線通信ネットワークは、樹木、建築物、および同様の障害物による影響を受けない低い無線周波数を使用してきた。高い周波数で動作する新しい通信システムは、静止衛星への不変な1つの視線に沿って遮られない視界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号に開示されるユーザ端末のような安価なユーザ端末は、空の遮られた部分によって生じる容認し難い長期の脱落期間を避けるために、全方位方向において空が遮られない視界を必要とする。
【０００７】
従って、ユーザが1つまたは複数の周囲物体の仰角を精密に推定するのを可能するための安価でかつ使いやすいシステムおよび方法が必要とされており、それによれば、全方位方向において約45度の仰角で空が遮られない視界を有するように、ユーザが非静止衛星通信システムのユーザ端末を位置付けおよび配置することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書では、ユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定するシステムが開示される。様々な実施形態において、本システムは、空の画像を捕捉するカメラ装置と、カメラ装置によって捕捉された空の画像を表示する表示装置とを備え、カメラ装置および表示装置のうちの一方が、表示装置によって表示された空の画像内に高度制限標示を生成し、高度制限標示が、地球の地平線よりも上の仰角であって、ユーザ端末が全方位方向において空が遮られない視界を有するように、カメラ装置の視野内の1つまたは複数の物体の全部が仰角よりも低く維持される必要がある、仰角を規定する。
【０００９】
本明細書では、ユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定するカメラ装置も開示される。様々な実施形態において、カメラ装置は、空の画像を捕捉する画像センサを備える。カメラ装置は、表示装置によって表示される空の画像内に高度制限標示を生成する。
【００１０】
本明細書では、ユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定する表示装置がさらに開示される。様々な実施形態において、表示装置は、カメラ装置によって捕捉された空の画像を表示する表示スクリーンと、プロセッサとを備える。幾つかの実施形態において、表示装置は、表示装置がプロセッサによって実行された場合、表示スクリーン上に表示された空の画像に高度制限標示を追加するソフトウェアアプリケーションを含む。他の実施形態において、表示装置は、表示スクリーン上に表示された空の画像に高度制限標示を追加するファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む。
【００１１】
幾つかの実施形態において、高度制限標示によって規定される仰角は、最大仰角を含む。
【００１２】
幾つかの実施形態において、カメラ装置は、空の画像を捕捉する画像センサを含む。
【００１３】
幾つかの実施形態において、画像センサは、電荷結合素子を備える。
【００１４】
幾つかの実施形態において、画像センサは、CMOSアクティブ画素素子を備える。
【００１５】
幾つかの実施形態において、カメラ装置は、画像センサ上に、カメラ装置の視野内の1つまたは複数の物体および空を表す、集光のための光学系を含む。
【００１６】
幾つかの実施形態において、光学系は、広角レンズを含む。
【００１７】
幾つかの実施形態において、光学系は、表示装置上に表示された空の画像に重ね合わされる高度制限標示を生成するレチクルを含む。
【００１８】
幾つかの実施形態において、カメラ装置は、画像処理・通信電子装置を含む。
【００１９】
幾つかの実施形態において、画像処理・通信電子装置は、空の画像の画像取得および表示装置への無線伝送のためのファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む。
【００２０】
幾つかの実施形態において、空の画像は、リアルタイム映像であり、画像処理・通信電子装置は、リアルタイム映像を生成する。
【００２１】
幾つかの実施形態において、空の画像は、静止画であり、ファームウェアは、静止画を生成する。
【００２２】
幾つかの実施形態において、画像処理・通信電子装置は、表示装置への空の画像のBLUETOOTH(登録商標)データ伝送、Wi-Fiデータ伝送、インターネットデータ伝送、およびセルラデータ伝送のうちの1つまたは複数を可能にする。
【００２３】
幾つかの実施形態において、画像処理・通信電子装置は、表示装置への空の画像の有線伝送のためのファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む。
【００２４】
幾つかの実施形態において、画像処理・通信電子装置は、有線伝送のために、カメラ装置と表示装置とのユニバーサルシリアルバス接続を可能にする。
【００２５】
幾つかの実施形態において、システムは、カメラ装置と表示装置との有線接続のためのユニバーサルシリアルバスOn-The-Goアダプタをさらに備える。
【００２６】
幾つかの実施形態において、画像処理・通信電子装置は、表示装置上に表示された空の画像に高度制限標示を追加する。
【００２７】
幾つかの実施形態において、カメラ装置は、画像処理・通信電子装置の機能を制御するプロセッサを含む。
【００２８】
幾つかの実施形態において、表示装置は、カメラ装置によって捕捉された空の画像を表示する表示スクリーンを有するポータブル装置またはモバイル装置を備える。
【００２９】
幾つかの実施形態において、ポータブル装置またはモバイル装置が、ハンドヘルド装置を備える。
【００３０】
幾つかの実施形態において、ハンドヘルド装置は、スマートフォンまたはタブレットコンピュータを備える。
【００３１】
幾つかの実施形態において、ポータブル装置またはモバイル装置が、ラップトップコンピュータを備える。
【００３２】
幾つかの実施形態において、表示装置は、カメラ装置によって送信された空の画像の無線受信のためのファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む。
【００３３】
幾つかの実施形態において、ファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせは、カメラ装置から送信された空の画像のBLUETOOTH(登録商標)データ受信、Wi-Fiデータ受信、インターネットデータ受信、およびセルラデータ受信のうちの1つまたは複数を可能にする。
【００３４】
幾つかの実施形態において、表示装置は、カメラ装置によって送信された空の画像の有線受信のためのファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む。
【００３５】
幾つかの実施形態において、ファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせは、有線受信のために、表示装置とカメラ装置との間のユニバーサルシリアルバス接続を提供する。
【００３６】
幾つかの実施形態において、表示装置は、表示装置のプロセッサによって実行された場合、表示装置上に空の画像を表示するソフトウェアアプリケーションを含む。
【００３７】
幾つかの実施形態において、ソフトウェアアプリケーションがプロセッサによって実行された場合、ソフトウェアアプリケーションは、表示装置上に表示された空の画像に高度制限標示を追加する。
【００３８】
幾つかの実施形態において、表示装置は、表示装置上に表示された空の画像に高度制限標示を追加するファームウェア、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれら任意の組み合わせを含む。
【００３９】
幾つかの実施形態において、高度制限標示は、円を含む。
【００４０】
幾つかの実施形態において、1つまたは複数の物体が実質的に高度制限標示の外側にある場合、1つまたは複数の物体は仰角よりも低いことが推定される。
【００４１】
幾つかの実施形態において、1つまたは複数の物体の一部が、実質的に高度制限標示の内側にある場合、1つまたは複数の物体は仰角よりも高いことが推定される。
【００４２】
幾つかの実施形態において、カメラ装置および表示装置は、一体型ユニットを備える。
【００４３】
本明細書では、様々な実施形態において、筐体、筐体に関連付けられたアンテナ、および筐体上に配置された、または筐体と一体化した上述のカメラ装置を備えたユーザ端末がさらに開示される。
【００４４】
本明細書では、他の様々な実施形態において、筐体、筐体に関連付けられたアンテナ、および筐体上に配置された、または筐体と一体化した上述のシステムを備えたユーザ端末がさらに開示される。
【００４５】
本明細書では、ユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定する方法がさらに開示される。様々な実施形態において、本方法は、ユーザ端末上に配置された、ユーザ端末に取り付けられた、ユーザ端末内に配置された、またはユーザ端末に隣接して配置されたカメラ装置により、空の画像を捕捉するステップと、  空の画像に高度制限標示を重ね合わされるステップであって、高度制限標示が、地球の地平線よりも上の仰角であって、ユーザ端末が全方位方向において空が遮られない視界を有するように、カメラ装置の視野内の1つまたは複数の物体の全部が仰角よりも低く維持される必要がある、仰角を規定する、ステップと、表示装置上に空の画像を表示して、画像内の1つまたは複数の物体の各々の、高度制限標示に対して相対的な位置を確認するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本開示による、仰角推定システムの一実施形態の機能ブロック図である。
【図２Ａ】仰角推定システムのカメラ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透視図である。
【図２Ｂ】着脱可能に取り付けられた仰角推定システムのカメラ装置別の実施形態によるユーザ端末の別の実施形態の透視図である。
【図２Ｃ】仰角推定システムの別の実施形態を組み込んだユーザ端末の別の実施形態の透視図である。
【図２Ｄ】着脱可能に取り付けられた仰角推定システムの別の実施形態による、図2Bに例示されたユーザ端末の透視図である。
【図３】仰角推定システムのカメラ装置の光学系および画像センサを例示する、カメラ装置の一実施形態の概略図である。
【図４】ユーザ端末が適切に位置付けおよび配置されている場合の、カメラ装置によって捕捉されて表示装置に送信される空の画像を例示する、仰角推定システムの表示装置の一実施形態の平面図である。
【図５】ユーザ端末が不適切に位置付けおよび配置されている場合の、カメラ装置によって捕捉されて表示装置に送信される空の画像を例示する、図4に例示された表示装置の平面図である。
【図６】本開示のシステムによる、ユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定する方法の一実施形態を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図1は、本開示による、ユーザが1つまたは複数の周辺物体の仰角を精密に推定することを可能にする、仰角推定システム10の一実施形態を例示する。システム10は、リアルタイム映像または空の静止画(空の画像)を捕捉するカメラ装置20と、カメラ装置20と通信してリアルタイム映像または空の静止画をユーザに対して表示する表示装置40とを備える。
【００４８】
図1に例示されるように、システム10のカメラ装置20および表示装置40は、別々のコンポーネントまたはユニットとして構成可能である。表示装置40は、ラップトップコンピュータのような、表示スクリーン42を有するポータブルまたはモバイル装置、またはスマートフォンまたはタブレットコンピュータのようなハンドヘルド装置を備えることができる。他の実施形態において、表示装置40は、カメラ装置20と通信してカメラ装置20によって捕捉された空の画像をユーザに対して表示することができる任意の装置を備えることができる。
【００４９】
システム10のカメラ装置20は、画像センサ22、光学系24、画像処理/通信(IPC: image processing/communication)電子装置26、電源28、起動ボタン30、およびプロセッサ32を含むことができる。カメラ装置20は、ユーザ端末の一部分であってもよい。そのようなユーザ端末の一例は、“User Terminal Having A Linear Array Antenna With Electronic And Mechanical Actuation System”という発明の名称で2015年2月20日に出願された米国特許出願第14/627,577号に開示されている。米国特許出願第14/627,577号の全開示が参照により本明細書に組み込まれる。そのような実施形態において、図2Aに例示されるように、システム10のカメラ装置20は、そのアンテナ54に隣接しかつ空に向かうように配置されるように、ユーザ端末50の筐体52に組み込み可能である。カメラ装置20は好ましくは約1.0cm3の体積内に適合する。そのような一実施形態において、その体積の好適な横幅、奥行き、および高さは、それぞれ約1.0cmである。
【００５０】
システム10のカメラ装置20の他の実施形態では、図2Bに例示されるように、空に向かうアンテナ54に隣接して、ユーザ端末50の筐体52上に着脱可能に設置可能な携帯ユニット21として構成されてもよい。
【００５１】
さらなる実施形態において、システム10のカメラ装置20および表示装置40は、アンテナ54に隣接してユーザ端末50の筐体52と一体化され、図2Cに例示されるように、システム10のカメラ装置20が空に向かうように配置可能である。代替的として、図2Dに例示されるように、システム10は、空に向かうカメラ装置20とともに、アンテナ54に隣接してユーザ端末50の筐体52上に着脱可能に設置可能である携帯ユニット11として構成可能である。図2Cおよび2Dの実施形態に示された表示装置40は、ユーザが表示装置40を見る際にカメラ装置20の視野を遮らないように、図2Cおよび2Dに例示された位置から約45〜90度上に回転されるように構成可能である。
【００５２】
図1を参照すれば、カメラ装置20の画像センサ22は、電荷結合素子(CDD)画像センサまたはCMOSアクティブ画素センサ(APS)画像センサのようなデジタル画像センサを備えることができる。リアルタイム映像または空の静止画を捕捉可能な他の適切な画像センサが、カメラ装置20の他の実施形態において使用可能である。
【００５３】
図3を参照すると、カメラ装置20の光学系24は、画像センサ22の前に配置された1つまたは複数のレンズの広角レンズ配置25を備えることができる。広角レンズ配置25は、標準レンズの焦点距離よりも実質的に小さい焦点距離Fを有し、ここで、焦点距離は、広角レンズ配置25の中心Cから像焦点または画像センサ22の表面22Sまでの距離であり、標準レンズの焦点距離Fは約50mm(35mmフィルムカメラフォーマットに変換)である。広角レンズ配置25は、画像センサ22によって捕捉された静止画またはリアルタイム映像に含まれるべき空の少なくとも90度の端から端までの必要な視野(FOV: field-of-view)を可能にする広角視野を有する画像センサ22を提供する。広角レンズ配置25の焦点距離Fは、FOVならびに画像センサ22の画素22pの数およびサイズに依存する。1つの例示的な実施形態では、広角レンズ配置25は、約5mmから約35mm(35mmフィルムカメラフォーマットに変換)までの焦点距離Fを有することが可能である。
【００５４】
図1を参照すると、カメラ装置20のIPC電子装置26は、ビデオ/静止画取得ファームウェア、ハードウェア、および/またはソフトウェア、ならびにカメラ装置20が空の画像を表示装置40に無線送信するのを可能にするための、ファームウェア、ハードウェア、および/またはソフトウェアを含んでもよい。例えば、限定はしないが、IPC電子装置26は、BLUETOOTH(登録商標)データ、Wi-Fiデータ、インターネットデータ、および/または表示装置40への空の画像のセルラデータの無線伝送60のためのファームウェアを含むことができる。そのような実施形態において、対応する表示装置40(例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、およびラップトップコンピュータ)は、カメラ装置20のIPC電子装置26によって送信される空の画像のBLUETOOTH(登録商標)データ、Wif-FIデータ、インターネットデータおよび/またはセルラデータを受信するためのファームウェア、ならびに表示装置40の表示スクリーン42上に空の画像のビューを可能にするビデオまたはフォト・ソフトウェアアプリケーションを含むことができる。
【００５５】
他の実施形態において、カメラ装置20のIPC電子装置26は、カメラ装置20が空の画像を有線接続62を介して表示装置40に送信するのを可能にするファームウェア、ハードウェア、および/またはソフトウェアを代替的または付加的に含んでもよい。有線伝送用のファームウェア62は、限定ではなく、ユニバーサルシリアルバス(USB: Universal Serial Bus)接続を使用するためのファームウェアを含んでもよい。そのような一実施形態において、カメラ装置20の有線USB接続ために、USB On-The-Go(OTB)アダプタ(図示せず)が表示装置40に提供可能である。
【００５６】
カメラ装置20の電源28は、充電式バッテリまたは交換式バッテリを備えることができる。バッテリの代わりにまたはバッテリに追加して、電源28は、表示装置40へのUSB接続(装備されている場合は、充電式バッテリを再充電するのにも役立つことができる)および/または標準電源プラグ接続を備える(またはさらに備える)ことができる。
【００５７】
カメラ装置20のプロセッサ32は、IPC電子装置26、起動ボタン30、および画像センサ22の機能を制御するマイクロプロセッサを備えることができる。
【００５８】
図4に例示されるように、システム10は、表示装置40の表示スクリーン42上に表示された空の画像70に円形または類似の標示50(高度制限円)を重ね合わせまたは追加するようにさらに構成される。高度制限円50は、障害物が最大許容仰角を超える点の軌跡を表す。つまり、高度制限円50は、地平線より上の最大仰角を規定し、それは、カメラ装置の画像センサ22のFOVにおいて、カメラ装置20(加えて、ユーザ端末)の周囲の樹木、建築物、山、および他のストラクチャーのような物体がそれよりも低く維持される必要があり、これにより、ユーザ端末が全方位方向において空が遮られない視界を有し、故に、衛星からの途切れることのないサービスを受けることできる。好適な実施形態において、高度制限円50は、45度±1.0度の最大仰角EA(図3)を規定する。他の実施形態において、高度制限円50は、45度前後で他の望ましい最大仰角EAを規定することができる。システム10の他の実施形態は、カメラ装置20の周囲の物体がそれよりも低く維持される必要がある、地平線より上の異なる最大仰角に対応する、2つ以上の同心円状の標示または高度制限円50を表示装置40の表示スクリーン42上に表示された空の画像上に生成することができる。
【００５９】
幾つかの実施形態において、高度制限円50は、光学系24に円形線を提供することによって空の画像内に生成可能である。他の実施形態において、高度制限円は、衛星の船隊または集団のパラメータおよび集団内の各衛星が向いている方向に依存して他の形状を有することができる。例えば、限定はしないが、光学系24は、表示装置40の表示スクリーン42上に表示された空の画像にまたはその上に重ね合わされる高度制限円50を生成する円形状レチクルを含むことができる。
【００６０】
他の実施形態において、高度制限円50は、カメラ装置のIPC電子装置26の映像取得ファームウェアによってリアルタイム映像または静止画に対して電子工学的に追加されてもよい。さらに他の実施形態において、高度制限円50は、表示装置40上で実行するソフトウェアアプリケーションよって、リアルタイム映像または静止画に電子工学的に追加されてもよい。
【００６１】
図3を再び参照すると、空の画像にまたはその上に重ね合わされる高度制限円50のサイズは、以下の式を使用して、画像センサ22の画素の数で測定される高度制限円50の直径Dを計算することによって決定可能である。
D(画素の数) = 2 * (90 - 最大仰角(度)) / a;
ここで、aは、画像センサ22の1つの画素から見た角度(度)である。1つの画素から見た角度a’(ラジアン)は、以下の式を使用して決定される。
tan(a’) = p / f;
ここで、pは、画像センサの各画素のサイズ(mm)であり、fは、焦点距離(mm)であり、a’からaへの変換は以下の通りである。
a = a’ * 180°/π
【００６２】
仰角推定システム10の使用方法および動作を説明する。システム10の使用に先立って、ユーザは、アンテナが水平(地面に対して)にあるように、ユーザ端末を位置付けおよび配置する必要がある。気泡水準器のような従来の水平を示す計測器を使用してアンテナが水平にあるかどうかを決定することができる。そのような計測器は、ユーザ端末の筐体から独立していてよく、または筐体と一体化されていてもよい。図2Aおよび2Cに例示されるように、カメラ装置20または仰角推定システム10は、ユーザ端末50とそれぞれ一体化され、アンテナ54が水平であるときにカメラ装置20は水平である必要がある。図2Bおよび2Dに例示されるように、カメラ装置20またはシステム10がユーザ端末50からそれぞれ独立している場合、カメラ装置20またはシステム10は、ユーザ端末50の筐体52の上に配置され、アンテナ54に沿って水平にされる。
【００６３】
システム10のユーザ端末50およびカメラ装置20が水平にされると、カメラ装置20は、起動ボタン30によって起動される。次いで、カメラ装置20は、リアルタイム映像または空の静止画を捕捉し、表示装置40に無線または有線で送信する。図4に例示されるように、ユーザ端末50の適切な位置および配置が確認されて、ユーザ端末50の周囲の空の画像70内の1つまたは複数の物体Oの各々が実質的に高度制限円50の外側にある場合、カメラ装置の画像センサ22(加えて、ユーザ端末50)のFOV内の物体が所望の最大仰角よりも低いと推定されることを示す。従って、ユーザ端末50は、全方位方向において空が遮られない視界を有する。空の画像70内の1つまたは複数の物体Oのうちの少なくとも1つの一部分が、図5に例示された高度制限円50の内側に実質的にある場合、物体Oは所望の最大仰角よりも高いことが推定される。従って、ユーザ端末50は、少なくとも1つの方位方向において空の視界が遮られている。従って、ユーザ端末は再配置または再度位置付けされて、空の画像70内の物体Oの各々が実質的に高度制限円50の外側にあるように配置される必要がある。
【００６４】
本開示の仰角推定システム10は、ユーザ端末が水平であると仮定して、ユーザが約1〜2度の精度で周囲の物体の仰角を推定するのを可能にする。従って、システム10は、ユーザが肉眼だけを使用し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、ユーザが周囲の物体の仰角を推定するのを可能にする。
【００６５】
図6は、本開示のシステム10によりユーザ端末の周囲の1つまたは複数の物体の仰角を推定する方法の一実施形態を例示するフローチャートである。ブロック80において、空の画像は、ユーザ端末50上に配置された、ユーザ端末50に取り付けられた、ユーザ端末50内に配置された、またはユーザ端末50に隣接して配置されたカメラ装置20により捕捉される。ブロック82において、高度制限標示が空の画像内に生成される。ブロック84において、空の画像が表示装置40上に表示され、高度制限標示に対して相対的な、画像内の1つまたは複数の物体の各々の位置を特定する。1つまたは複数の物体の各々が実質的に高度制限標示の外側にある場合、全ての1つまたは複数の物体は仰角よりも低いことが推定され、1つまたは複数の物体の何れか1つの一部分が実質的に高度制限標示の反映された画像の内側ある場合、その物体は仰角よりも高いことが推定される。
【００６６】
例示的な実施形態に関して仰角推定システムおよび方法を説明したが、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、当該システムおよび方法の等価物の範囲から逸脱することなく当業者によって為され得る他の変形およびその実施形態を含むことが広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００６７】
10  仰角推定システム
20  カメラ装置
22  画像センサ
22S  画像センサの表面
24  光学系
25  広角レンズ配置
40  表示装置
42  表示スクリーン
50  高度制限円
52  筐体
54  アンテナ
60  無線伝送
62  有線伝送
70  空の画像
a  画像センサの1つの画素から見た角度
C  広角レンズ配置の中心
EA  最大仰角
f  焦点距離
FOV  視野
O  物体
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
0006771482.tif 000004
【図２Ｃ】
0006771482.tif 000005
【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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