![]() 電気光学式緊急視認装置
专利摘要:
煙による緊急時にオペレータが視覚的に情報にアクセスできる緊急視認装置は,気密性材料により製作された筐体を含み,この筐体は,離間した前面及び後面パネルを備え,前面パネルが透明であると共に計器盤への取り付けのための取付け具を備えている。第1の撮像装置が後面パネルと作動可能に結合されている。第1の撮像装置は,透明前面パネルを通して計器盤を視認できるように向きが決められている。第1の視認装置が第1の撮像装置と作動可能に連結されており,煙による緊急時に第1の撮像装置の撮像範囲に入る計器盤の視認を可能とするためにオペレータの眼の前に配置される。 公开号:JP2011509562A 申请号:JP2010539506 申请日:2008-12-22 公开日:2011-03-24 发明作者:ジェンキンス,デイヴィッド;ワージェフェルト,バーティル,アール.エル. 申请人:ワージェフェルト,バーティル,アール.エル.; IPC主号:H04N5-64
专利说明:
[0001] 関連出願 本出願は,2007年12月21日出願の仮出願第61/008,590号と2008年1月17日出願の仮出願第61/006,504号の利益を主張するものであり,これらの仮出願を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。] 技術分野 [0002] 本発明は,一般に,火災や他の原因で発生した煙及び/又は微粒子がオペレータの周りに充満した後でも,オペレータが計器や他の視覚的データ源との視覚的接触を維持できる装置に関する。特に,本発明は,風防ガラスの外側及び計器盤,関連するチェックリスト,アプローチプレート,キーボード,サーキットブレーカー,ヒューズ,制御盤等を鮮明に視認できるようにし,煙及び/又は粒状物質が操縦室領域に充満した後でも,航空機を誘導して安全に着陸させるための重要な情報を操縦士に提供するシステムに関する。] 背景技術 [0003] 航空機を非誘導ミサイルにしてしまう連続的で濃い,視界を遮る煙が操縦室に充満すると,乗客及び乗員にとって悲劇的で致死的な結果となることはよく知られている。連続的で不透明な煙により操縦士の視界が遮られた場合ほど,安全ではない状態が早く作られてしまうことはない。また,操縦室に煙が充満することが最も多い。航空操縦士組合(Air Line Pilots Association)によると,航空会社は,操縦室内の煙が原因の計画されていない即ち緊急の着陸を,平均で1日に1回行っている。] [0004] 操縦室に当てはまることは,次のような如何なるオペレータの持ち場でも等しく当てはまる。即ち,オペレータの持ち場に煙が侵入してきた時にオペレータが計器盤を見ることができるか否かという点が,重大な事態にあるプロセスの安全操作又は規則に沿った停止に依存するような,原子力発電所,潜水艦及び類似のオペレータの持ち場等である。] [0005] 本発明は,米国特許第4,832,287号,米国特許第5,318,250号,米国特許第5,202,796号,米国特許第5,947,415号及び米国特許第6,082,673に関連している。] [0006] 従来技術による緊急視覚確保システムは,膨張可能な筐体を使用しており,この筐体の両端に透視パネルが設けられている。筐体が操縦士の顔面マスクと風防ガラス又は計器盤との間に距離を設け,操縦室に煙が充満した場合に,操縦士が視覚的情報にアクセスできるようにして,航空機の操縦を助ける。] [0007] 本発明は,煙による緊急時にオペレータが視覚的に情報にアクセスできる緊急視認装置であって,気密性材料から製作されると共に離間した前面及び後面パネルを備えた筐体を有し,前面パネルが透明であると共に,計器盤への取り付けのための固定具を備えた緊急視認装置を提供する。第1の撮像装置が作動可能に後面パネルに取り付けられている。第1の撮像装置は,透明な前面パネルを通して計器盤を視認できるように向きが決められている。第1の視認装置が第1の撮像装置と作動可能に連結されており,煙による緊急時に,第1の撮像装置の撮像範囲に入る(encompassed)計器盤を視認できるようにオペレータの眼の前に配置される。] [0008] 本発明は,更に,操縦室外の物体を視認するために航空機の操縦室の風防ガラスに作動可能に取り付けられる第2の撮像装置と,第2の撮像装置の撮像範囲に入る物体を視認するための第2の画像視認装置とを提供し,第2の画像視認装置は,第2の撮像装置の撮像範囲に入る物体をオペレータが視認できるようにオペレータの眼に装着される。] [0009] 更に,本発明においては,第1及び第2の撮像装置は,第1及び第2の対物レンズをそれぞれ備えている。第1及び第2の画像視認装置は,対応する光ファイバにより対応する第1及び第2の対物レンズにそれぞれ接続された第1及び第2の視認レンズをそれぞれ備えている。視認レンズはオペレータの眼の前に配置される。] [0010] また,本発明においては,第1及び第2の撮像装置は,第1及び第2のカメラをそれぞれ備えている。第1及び第2の画像視認装置は,有線又は無線接続による第1及び第2のカメラとそれぞれ作動可能に連結された第1及び第2の表示装置を備えている。表示装置はオペレータの眼の前に配置される。] [0011] 更に,本発明は,表示すべき飛行データを受信するために,航空機のアビオニクスシステムに作動可能に接続されたコンピュータを提供する。表示に適したコンピュータからのデータを処理するために画像処理装置が設けられている。第1及び第2の撮像装置は,第1及び第2のカメラをそれぞれ備えている。表示装置が第1及び第2のカメラとコンピュータとに作動可能に結合されており,表示装置は,コンピュータと第1及び第2のカメラからのデータを表示するためにオペレータの眼の前に作動可能に設置される。] 図面の簡単な説明 [0012] 煙による緊急時に操縦士が風防ガラスを通して外を見ることが出来ると共に航空機の計器盤を見ることが出来る緊急視認装置の斜視図。 図1の装置に使用される折り畳み可能な筐体の後方斜視図であり,計器盤を視認することができるように拡張され展開された形態で示す。 図2の折り畳み可能な筐体の前方斜視図。 図2の折り畳み可能な筐体の後方斜視図であり,格納のための収縮された形態で示す。 航空機の操縦室の後方斜視図であり,本発明が操縦士により使用されている状態を示す。 ハードワイヤードのカメラを使用した本発明の他の実施形態の斜視図。 無線カメラと無線伝送を使用した本発明の他の実施形態の斜視図。 図5と同様の図であるが,操縦士が筐体を計器盤の異なる位置に移動させる状態を示す。 風防ガラス及び筐体を通して見られる像の概略図。 操縦士が装着している仮想現実ゴーグルに供給される飛行情報を提供するために航空機のアビオニクスシステムを使用した,本発明の他の実施形態の機能ブロック図。] 図1 図2 図5 [0013] 発明の詳細な説明 図1を参照すると,緊急視認装置2は,光ファイバ6に接続された対物レンズ4と,光ファイバ6の他端に接続された視認レンズ8とを有する。レンズ4は,航空機の操縦室の風防ガラスに取り付けるための吸引カップ10内に取り付けられている。また,装置2は,透明な前面パネル14と後面パネル16を備えた拡張可能な箱又は筐体12を有する。筐体12は気密性材料から製作されている。ベルクロ(VELCRO)の小片等の取付け具18が,操縦室の計器盤への取り付けのために筐体12の前面の外縁に沿って設けられている。対物レンズ20が筐体12の後面パネル16に固定されている。光ファイバ22がレンズ20を視認レンズ24に接続している。取付け具28を備えた支持アーム26を使用してレンズ8及び24が操縦士の眼の前に支持されている。取付け具28は,支持アーム26を操縦士の酸素ヘルメットに固定するために使用される。] 図1 [0014] 図2,図3及び図4を参照すると,筐体12は,コイルばね34により支持された可撓性の側壁30を有する。この側壁30は,前面及び後面パネル14,16を取り囲み,密封した内部空間を提供する。ばね34は,図4に示すように,非使用時に筐体12をコンパクトな形態に圧縮して小さくすることを可能にする。ばね34は,筐体12を図2及び図3に示す拡張状態にするように付勢される。筐体12が拡張可能になると,操縦室の空気がフィルタ36を通して引き込まれるので,筐体12の内部空間が清浄な空気で満たされる。フィルタ36は,空気中の煙や粒状物質を除去し,筐体12に清浄な空気を提供するように設計されている。筐体12は,必要に応じて操縦士が筐体12を計器盤の異なる部分に簡便に移動できるようにするハンドルストラップ37を有する(図5及び図8参照)。取付けパッチ18は,筐体12を計器盤に固定するために使用される。透明な前面パネル14は,計器盤の前面の凹凸に順応できるように可撓性材料で製作されている。] 図2 図3 図4 図5 図8 [0015] 図5を参照すると,航空機の操縦室における煙による緊急時に装置2が使用され,航空機の運転や着陸のための必須な視覚的情報(例えば,風防ガラスの外側の明瞭な視界,計器盤,関連するチェックリスト,アプローチプレート,キーボード,サーキットブレーカー,ヒューズ,制御盤等)に操縦士がアクセスできるようにする。風防ガラスの外側の物体を見るべくレンズ4を位置決めするために,吸引カップ10が風防ガラス39に取り付けられる。レンズ4は,十分な外部視界を操縦士に提供するのに十分な広さの視野を有する。支持アーム26は,操縦士の眼の片方,例えば,図示のように右眼の前に接近してレンズ8,24を位置決めするために,ヘルメットに取り付けられる。筐体12がその格納体から取り出されると,ばね32が筐体12を拡張させる。操縦室の空気がフィルタ36を通して引き込まれ,筐体12の内部を清浄な空気で満たす。筐体12は,計器盤の所望の部分上に当接させて位置決めされ,これにより,前面パネル14と計器盤の前面との間の煙が押し出される。従って,レンズ20には,筐体12の内部を通して計器盤の明瞭な像が提供される。取付け具18が計器盤上の対応する取付け具に取り付けられ,これにより筐体12が計器盤により支持される。レンズ20は,筐体12の幅と高さを実質的に含む視野を有する。各レンズ4,20により捕らえられた画像は,対応する光ファイバ6,22を介して,操縦士による視認のために,対応する視認レンズ8,24に伝送される。] 図5 [0016] 図6を参照すると,緊急視認装置38の別の実施形態が開示されている。カメラ40が吸引カップ42に取り付けられている。カメラ40により捕らえられた画像は電線44を介してLCD表示装置46に送られる。拡張可能な筐体12にもレンズ20に替えてカメラ48が設けられている。前面パネル14を通してカメラ48により捕らえられた画像は,電線50を介してLCD表示装置52に伝送される。両表示装置46,52は,操縦士の酸素ヘルメットへの取り付けのための取付けパッチ56を備えた支持アーム54により支持されている。LCD表示装置46,52を組み合わせて,分割画面を備えた1個の表示装置にしてもよいことを理解しなければならない。この場合,分割画面の上側の画面はカメラ40と関連付けられ,下側の画面はカメラ48と関連付けられる。] 図6 [0017] 使用に際しては,装置38は装置2と同様に使用される。即ち,航空機の操縦室における煙による緊急時に装置38が使用され,航空機の運転や着陸のための必須な視覚的情報に操縦士がアクセスできるようにする。吸引カップ42が操縦室の風防ガラス39に取り付けられる。支持アーム54は,操縦士の眼の片方の前に表示装置46,52を接近して位置決めするために,操縦士のヘルメットに取り付けられる。筐体12がその格納体から取り出されると,ばね32が筐体12を拡張させる。計器,ダイヤル,表示装置を見えなくする煙を押し出すために,筐体12の前面パネル14が計器盤の前面に押し付けられる。それぞれのカメラ40,48により捕らえられた画像は,対応する電線44,50を介して,操縦士による視認のために,対応する表示装置46,52に伝送される。] [0018] 図7を参照すると,緊急視認装置58の別の実施形態は,吸引カップ42に取り付けられたカメラ40を有する。カメラ40は,支持アーム68に取り付けた受信器66に画像を送信するための無線送信器64を有する。受信器66は,カメラ40により生成された画像を表示するためのLCD表示装置46に作動可能に接続されている。カメラ48にも,受信器66に画像を送信するための送信器70が設けられており,受信器66は,その画像を表示するためのLCD表示装置52に作動可能に接続されている。支持アーム68は,操縦士の酸素ヘルメットに取り付けるための取付け具72を有する。装置58の動作は,カメラ40,48により生成された画像が,表示装置46,52上での視認のために受信器66に無線で送信されることを除き,装置38と同様である。標準的な無線送信方法は当技術分野で周知である。] 図7 [0019] 支持アーム26,54又は68は,レンズ8,24又は表示装置46,52を操縦士の右眼の前に位置決めするために支持する一方法である。他の方法,例えば,メガネのフレームを使用する等の方法を使用してもよいことを理解しなければならない。視認レンズ又は表示装置は,煙により画像が見えなくなることを最小限にするためにヘルメットのバイザに十分接近して位置決めするか,操縦士のヘルメットの内部に位置決めしてもよいことを理解しなければならない。] [0020] 図10を参照すると,カメラ40,48を飛行情報と統合すると共に,得られた画像を,煙による緊急時に操縦士が装着するゴーグル82内に組み込まれた表示画面上に表示するシステム80が開示されている。ゴーグル82は,仮想現実ゴーグルとして開示されているが,他のタイプの表示装置,例えば単眼鏡に支持された表示装置を使用してもよい。カメラ40は,飛行環境の視覚情報を提供するために風防ガラスを通して焦点が合わせられる。カメラ48は,重要な操縦室の計器を見るために拡張可能な筐体12を通して焦点が合わせられる。] 図10 [0021] 旧式の航空機やより新しい航空機にも適応できるよう,コンピュータ83が,ARINC429,ARINC629等のバスインターフェース84,86を介して航空機のアビオニクスシステムと作動可能に接続されている。バスインターフェースの選択は特定のバスプロトコルに基づいて行われ,従って,必ずしもARINC429,ARINC629に限定されるものではないことを理解されたい。コンピュータ83は,慣性基準システム,飛行管理システム,及びその他の飛行誘導システム等の航空機のシステムから表示すべきデータを受信する。ARINCバスに接続すると,アビオニクスからの選択された情報を画像化システムが表示でき有利である。その様な情報には,機首方位,高度,GPS及び関連の地形並びにパワープラント情報がある。ARINCバス上の如何なる情報も表示できる。] [0022] カメラ40,48からの画像が画像処理装置88に送られ,この画像処理装置88は,ARINCバスにより提供された情報を組み合わせ,合成画像を提供する。この合成画像が,仮想現実ゴーグル82の画面上に表示される。単一の押しボタンスイッチ92が設けられており,このスイッチを押すことにより,操縦士は異なる画像構成,例えばカメラ40,48だけにより提供されるビュー,アビオニクスシステムだけにより提供されるビュー,又はカメラとアビオニクスシステムの間の組み合わせを選択できる。温度センサ94は操縦室内の温度情報を提供する。電池パック96と電力変換器98はシステム80が必要とする電力を提供する。] [0023] システム80は,該システム80を収容する筐体からゴーグル82が取り出された時に引っ張られる引き綱により作動されてもよい。バックアップとして,並びに,システムをテストするために手動スイッチも設けてもよい。] [0024] アビオニクスシステムは,空港の周囲や飛行径路に沿った地形等のGPS地形情報も提供できるため,システム80は,カメラ40により提供される情報がアビオニクスシステムによっても提供されるか,或いはARINCバスから得られる情報がカメラ48によっても提供される,極めて冗長なシステムであり,有利である。] [0025] 本発明を航空機の操縦室の環境において説明したが,本発明は,潜水艦の制御ステーション,原子力発電所の制御室,又はオペレータと制御盤との間の視認性を阻害する煙が部屋内に充満した場合でもオペレータが運転を継続する必要性がある任意のその他の環境等,他の状況にも同様に適用できることを理解しなければならない。例えば,図5では,計器盤又は制御盤が,潜水艦,原子力発電所,又はその他の重要なエリア内の制御室内のオペレータステーションに配置されるであろう。この場合,オペレータステーションに煙が侵入した場合に,運転を継続するために,オペレータは計器盤又は制御盤に視覚的にアクセスできなければならない。従って,操縦室について記載した本発明は,外部を見るためのレンズ又はカメラなしでも,同様に適用できる。] 図5 [0026] 対物レンズ4,20及びカメラ40,48は撮像装置の例である。視認レンズ8,24及び表示装置46,52は,画像視認装置の例である。] [0027] 本発明を好適な設計を有するものとして記載したが,全体として発明の原理に従って更なる変形,用途及び/又は適合化が可能であり,その様な本開示からの逸脱は,本発明の分野において公知であるか慣用的に行われている範囲に入るものである限り,また記載した必須の特徴に適用できるものである限り,本発明の範囲に入ることが理解されよう。]
权利要求:
請求項1 a)気密性材料により製作されると共に,離間した前面パネル及び後面パネルを備え,前記前面パネルが透明であり,前記前面パネルが計器盤への取り付けのための取付け具を備えた筐体と,b)前記後面パネルに作動可能に取り付けられ,透明な前記前面パネルを通して計器盤を視認できるように向きが決められた第1の撮像装置と,c)前記第1の撮像装置と作動可能に連結され,煙による緊急時に前記第1の撮像装置の撮像範囲に入る計器盤の視認を可能とするためにオペレータの眼の前に配置される第1の視認装置とを含む,煙による緊急時に情報に対する視覚的なアクセスをオペレータに提供するための緊急視認装置。 請求項2 a)前記第1の撮像装置は第1の対物レンズを備え,b)前記第1の視認装置は第1の視認レンズを備え,c)前記第1の対物レンズから前記第1の視認レンズへ光を伝送するために,第1の光ファイバの一端が前記第1の対物レンズと作動可能に連結され,反対側の端が前記第1の視認レンズと作動可能に連結されている請求項1記載の緊急視認装置。 請求項3 a)前記筐体は拡張された形態とコンパクトな格納形態とを有し,b)フィルタが前記筐体に作動可能に設置され,前記筐体がその拡張形態に拡張された時に,周囲の大気を濾過すると共に,前記筐体の内部を清浄な空気で満たす請求項1記載の緊急視認装置。 請求項4 前記筐体は可撓性の支持体を備え,前記支持体は前記筐体をその拡張形態に拡張するように付勢されると共に,前記筐体がコンパクトな格納形態に折り畳み可能である請求項3記載の緊急視認装置。 請求項5 前記可撓性の支持体は,前記筐体の側壁に作動可能に取り付けられたコイルばねである請求項4記載の緊急視認装置。 請求項6 前記筐体は,前記筐体がその拡張形態に拡張された時に,周囲の大気が前記筐体を満たせるように前記フィルタと作動可能に連結された入口を備える請求項3記載の緊急視認装置。 請求項7 前記筐体は,前記計器盤の選択された部分に移動可能である請求項1記載の緊急視認装置。 請求項8 a)オペレータのヘルメットに取り付け可能なアームを備えた支持構造体を更に含み,b)前記第1の視認レンズは前記アームにより支持される請求項2記載の緊急視認装置。 請求項9 a)前記第1の撮像装置は第1のカメラを備え,b)前記第1の視認装置は,前記第1のカメラと作動可能に連結された第1の表示装置を備える請求項1記載の緊急視認装置。 請求項10 前記第1のカメラは,無線により前記第1の表示装置に接続される請求項9記載の緊急視認装置。 請求項11 前記第1のカメラから前記第1の表示装置に映像信号を伝送するために,第1の電線の一端が前記第1のカメラと作動可能に連結されており,反対側の端が前記第1の表示装置と作動可能に連結される請求項9記載の緊急視認装置。 請求項12 a)航空機の操縦室の外側の物体を視認するために操縦室の風防ガラスに作動可能に取り付けられる第2の撮像装置と,b)前記第2の撮像装置と作動可能に連結されると共に,前記第2の撮像装置の撮像範囲に入る物体をオペレータが視認できるように前記オペレータの眼に装着される前記第2の視認装置とを更に含む請求項1記載の緊急視認装置。 請求項13 a)前記第2の撮像装置は,前記操縦室の外側の物体を視認できるように向きが決められた第2の対物レンズを備え,b)前記第2の視認装置は,前記第2の対物レンズの視野に入る物体を視認するための第2の視認レンズ備え,c)前記第2の対物レンズから前記第2の視認レンズに光を伝送するために,第2の光ファイバの一端が前記第2の対物レンズと作動可能に連結され,反対側の端が前記第2の視認レンズと作動可能に連結される請求項12記載の装置。 請求項14 a)オペレータのヘルメットに取り付け可能なアームを備えた支持構造体を更に含み,b)前記第1の撮像装置は第1の対物レンズを備え,c)前記第1の視認装置は第1の視認レンズを備え,d)前記第1の対物レンズから前記第1の視認レンズへ光を伝送するために,第1の光ファイバの一端が前記第1の対物レンズと作動可能に連結され,反対側の端が前記第1の視認レンズと作動可能に連結されており,e)前記第1及び第2の視認レンズは前記アームにより支持される請求項13記載の装置。 請求項15 a)風防ガラスに取り付けるための吸引カップを更に含み,b)前記第2の対物レンズが前記吸引カップにより支持される請求項13記載の装置。 請求項16 a)前記第2の撮像装置は第2のカメラを備え,b)前記第2の視認装置は,前記第2のカメラにより生成された画像を表示するために前記第2カメラと作動可能に連結された第2の表示装置を備え,c)前記第2表示装置は,オペレータの眼の前に作動可能に配置される請求項12記載の緊急視認装置。 請求項17 a)風防ガラスに取り付けるための吸引カップを更に含み,b)前記第2のカメラが前記吸引カップにより支持される請求項16記載の装置。 請求項18 前記第2のカメラは,無線により前記第2の表示装置に接続される請求項16記載の装置。 請求項19 前記第2のカメラから前記第2の表示装置に映像信号を伝送するために,第2の電線の一端が前記第2のカメラと作動可能に連結されており,反対側の端が前記第2の表示装置と作動可能に連結される請求項16記載の装置。 請求項20 a)前記オペレータのヘルメットに取り付け可能なアームを備えた支持構造体を更に含み,b)前記第1の撮像装置は第1のカメラを備え,c)前記第1の視認装置は,前記第1のカメラと作動可能に連結された第1の表示装置を備え,d)前記第1及び第2の表示装置は前記アームにより支持される請求項16記載の装置。 請求項21 a)表示すべき飛行データを受信するために航空機のアビオニクスシステムに作動可能に接続されたコンピュータと,b)表示に適した前記コンピュータからのデータを処理する画像処理装置と,c)航空機の操縦室の外側の物体を視認するために前記操縦室の風防ガラスに作動可能に取り付けられた第2のカメラとを更に含み,d)前記第1の表示装置は前記第2のカメラと前記コンピュータとに作動可能に連結されており,前記第1の表示装置は,前記コンピュータと前記第1及び第2のカメラからのデータを表示するためにオペレータの眼の前に作動可能に配置される請求項9記載の装置。 請求項22 前記第1の表示装置は仮想現実ゴーグルである請求項21記載の緊急視認装置。 請求項23 a)航空機の操縦室の外側の物体を視認できるように向きが決められた第2の対物レンズと,b)前記第2の対物レンズの視野に入る物体を視認するための第2の視認レンズと,c)前記第2の対物レンズから前記第2の視認レンズに光を伝送するために,一端が前記第2の対物レンズと作動可能に連結され,反対側の端が前記第2の視認レンズと作動可能に連結された第2の光ファイバとを更に有し,d)前記第2の視認レンズは,前記第2の対物レンズの視野に入る物体をオペレータが視認できるように前記オペレータの眼に作動可能に装着される請求項2記載の緊急視認装置。 請求項24 a)航空機の操縦室の外側の物体を視認するために前記操縦室の風防ガラスと作動可能に取り付けられる第2のカメラと,b)前記第2のカメラにより生成された画像を表示するために前記第2のカメラと作動可能に連結された第2の表示装置とを更に含み,前記第2の表示装置は,前記第2のカメラの画像をオペレータが視認できるように前記オペレータの眼に装着される請求項9記載の緊急視認装置。
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引用文献:
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