【発明の詳細な説明】

【０００１】 この出願は１９９９年３月３日に出願された米国暫定出願第６０／１２２７１
１号の利益を請求する。

【０００２】 （背景−発明の分野） 本発明は天文学、特に天体（celestial objects）の位置を確認し識別することができる電子機器に関する。

【０００３】 （背景−従来技術の説明） 人は常に天空に魅せられてきた。 人は宇宙と生命の起源に刺激されてきた。 星と星座は、地球上のほとんど全ての文化における寓話、神話、および物語の根拠となっている。 星は人の未来の指針として使用されている。 船員や旅行者は位置と方向の指針として、ある星や星座をあてにしている。 さらに、星には多大な職業的および趣味的興味がある。

【０００４】 職業および趣味で星を見る人は、天体確認装置を使用して、星、星座、惑星、
彗星、小惑星、人工衛星、はてしない大空の物体、またはその他の天空物体の位置を確認する。 これらはまとめて天体と称する。 ある既存の天体位置確認装置は、機械、電気、または予め作成された図表の組合わせを使用することによって機能する。

【０００５】 モリアードへのアメリカ特許第３，８６３，３６５号は、星座や星を含む天体半球（celestial hemisphere）の絵入り表示（pictorial representation）を含む平坦な回転ディスクを使用する方法を開示している。 ユーザーは、現在日時にディスクを回転させ、適正なコンパス方向にその方位を合わせなければならない。 天体の確認は、ユーザーが天空を天体半球の絵入り表示と比較することによってなされる。 この方法は、天空と天体半球の絵入り表示とが二つの異なる尺度であるので、天体の位置を確認することはむしろ困難であるということを証明している。 加えて、ディスクは、天体半球の平坦な光学系を有し、それは希望する天体の位置を何度の傾きで確認すればよいかを判別するのが困難である。 さらに、天空は絵入り表示よりも多くの天体を含むので、絵入り表示上のどのパターンの星が天空の特定の領域に対応するかを決定することが困難である。

【０００６】 リーへの米国特許第５，７０４，６５３号は、電子コンパスが組み込まれた天体半球の絵入り表示を開示している。 電子コンパスは、リーの装置のオペレータが天空のどの領域に向いているかを確認する。 このコンパスは天体の概略方位角に向けるのを補助する。 しかしながら、適正な赤緯（declination）を決定し、
１組の天体図から観測している天空の特定の領域に精神的に移動する仕事は、依然としてオペレータが行い、補助されない。 これは、天体の位置を確認する仕事の大部分をオペレータに残していることになる。

【０００７】 メイヤーへの米国特許第４，９３８，６９７号は、天体図なしに天空の領域を直接観測する幾分か煩雑で複雑な機械的方法を含んでいる。 これは、成功するためには装置の動作を相当に理解していることが必要であり、また星群または星座の位置を確認することができるだけである。

【０００８】 アタミアンへの米国特許第４，９７０，７９３号は、星や星座を位置確認する方法を含んでいるが、適切に作動させるためには天空に向けられた球体の手動調整が必要である。 また、前記米国特許第３，８６３，３６５号に述べられたと同じ尺度相違問題があり、天球体を観測するのに多くのあいまいさを残している。

【０００９】 そこで、天体の位置を確認するさらにユーザフレンドリーな装置が要望されている。

【００１０】 （発明の概要） 改良された天体位置確認装置が開示されている。 本発明の一つの特徴では、 措置はユーザに装置を天体に向けさせ、装置はユーザに天体の識別を知らせる。
本発明の他の特徴では、ユーザは装置に希望する天体を見付けるよう指示する。
これは、観測ポートを介して行われ、計器はユーザの地理的位置、時間、および観測ポートの方向の方位角と天底角を自動的に検出し、この結果、天体位置確認装置を使用することが簡単になる。 本発明の他の実施形態は、上記特徴の組み合わせからなる。 本発明のこれらの特徴は、天体図からの平行移動と尺度に関する従来の問題を排除する。 さらに、本発明のある特徴では、装置は携帯可能で、または携行できるようにコンピュータ装置に取り付けられる。

【００１１】 本発明の一つの特徴では、ある日時にある位置から天体を観測する天体観測（
ＣＯＬ）装置は、観測手段、プロセッサ、３軸磁気センサ、３軸重力センサ、位置決定手段、計時手段、およびデータベースからなる。 観測手段は、方位角と天底角によって規定される観測軸に沿って観察することにおいて、ＣＯＬ装置のユーザを補助する。 ３軸磁気センサは、前記方位角を示す方位データを前記プロセッサに与えるようにされている。 ３軸重力センサは、前記天底角を示す天底データを前記プロセッサに与えるようにされている。 位置決定手段は、位置を示す位置データを前記プロセッサに与える。 計時手段は、時刻と日付を示す日時データを前記プロセッサに与える。 データベースは、前記プロセッサによってアクセスされてデータを与える。 これにより、プロセッサは、前記方位データ、天底データ、位置データおよび日時データに基づいて、観測軸に対応する赤径と赤緯の天体座標を決定する。

【００１２】 本発明の他の特徴では、前記観測手段は、ユーザが観測軸に沿った装置を通して観測できるようにした観測チャンネルを有する。

【００１３】 本発明の他の特徴では、観測軸の角度方位を変更する方向を知らせる方向指示手段をさらに有し、該方向指示手段は、前記プロセッサによって制御され、視覚的指示手段、聴覚的指示手段または触覚的指示手段を含む。

【００１４】 本発明のさらに他の特徴では、前記方向指示手段は、前記プロセッサによって制御され、ユーザが前記観測チャンネルを通して観測するときにユーザが見ることができる照明可能な表示装置からなり、前記表示装置の少なくとも一部を照明し、該照明された表示装置に基づいてユーザが観測軸を変更できるようにする。
前記表示装置は、円形に配置された一連の照明可能な矢印でもよく、前記プロセッサは、前記矢印の照明すべき少なくとも一部を指示するようにされている。

【００１５】 本発明の特徴では、網線があり、該網線は、ユーザが前記観測チャンネルを通して観測するときにユーザが見ることができるようにされている。

【００１６】 本発明の特徴では、前記観測手段は、観測軸に沿って観測される画像を表示する表示画面を有する。 さらに、観測軸の角度方位を変更する方向を知らせる方向指示手段をさらに有し、該方向指示手段は、前記プロセッサによって制御され、
視覚的指示手段、聴覚的指示手段または触覚的指示手段を含む。

【００１７】 本発明の特徴では、前記装置はハウジングを有し、前記観測手段は前記ハウジングを通して延びる観測チャンネルを有し、ユーザが観測軸に沿った前記観測チャンネルを通して観測できるようにされている。 本発明の他の特徴では、前記プロセッサは前記ハウジングから離れて配置されている。 本発明のさらに他の特徴では、前記ハウジングは、ユーザが前記観測チャンネルを通して観測している間にユーザによって保持されるようにされている。

【００１８】 本発明のさらなる特徴では、ＣＯＬ装置は、観測軸の角度方位を変更する方向を知らせる方向指示手段をさらに有し、該方向指示手段は、前記プロセッサによって制御され、視覚的指示手段、聴覚的指示手段または触覚的指示手段を含む。
このＣＯＬ装置は、さらに、ユーザが天体の識別または天体座標を前記プロセッサに入力するユーザインターフェースをさらに有する。 さらに、前記プロセッサは、観測軸が天体または天体座標と一致するように、前記方向指示手段を介してユーザに観測軸の角度方位を変更するよう指示し、前記データベースは、天体の識別を天体の天体座標と関連させるデータからなる。

【００１９】 本発明のさらなる特徴では、前記プロセッサは、観測軸が天体または天体座標と一致していることを前記方向指示手段を介してユーザに知らせるようにされている。 さらに、前記装置において、前記ユーザインターフェースは、ユーザが多数の天体座標からなる天体の識別を入力するようにされている。 この場合、前記プロセッサは、観測軸が天体の多数の天体座標と一致するように、前記方向指示手段を介してユーザに観測軸の角度方位を変更するよう指示し、これにより、ユーザに天体のツアーを提供する。 本発明のさらに他の特徴では、前記インターフェースは、ユーザが信号を前記プロセッサに入力すると、前記方向指示手段を介してユーザに現在の天体座標から次の多数の天体座標に観測軸の角度方位を変更するように指示する。

【００２０】 本発明のさらなる特徴では、ユーザが前記プロセッサに信号を送ると、観測軸と一致された天体または天体座標を識別するユーザインターフェースをさらに有し、前記プロセッサは、天体または天体座標に関係したデータを求めて前記データベースにアクセスするようにされている。 前記ユーザインターフェースは、さらに天体または天体座標をユーザに知らせるようにされている。 本発明のさらに他の特徴では、前記ユーザインターフェースは、ユーザが手動スイッチの押圧または聴覚的指令により前記プロセッサに信号を送り、前記プロセッサが表示装置またはスピーカを介してユーザに知らせるようにされている。

【００２１】 本発明のさらなる特徴では、前記データベースは、ユーザが、前記プロセッサと機能的に通信する前記装置のユーザインターフェースを介して、前記データベースを編集し、プラグインモジュールを前記プロセッサと機能的に通信させ、または情報交換システムを前記前記プロセッサと機能的に通信させることで変更される。

【００２２】 本発明の特徴では、前記位置決定手段は、ユーザが位置情報を前記プロセッサに入力するようにされたユーザインターフェースからなり、前記データベースは、入力された位置情報に基づいて前記プロセッサに位置情報を与えるようにされている。

【００２３】 本発明の特徴では、前記計時手段は、日時データを前記プロセッサに与えるようにされた計時装置からなる。

【００２４】 本発明の特徴では、前記位置決定手段と前記計時手段は、位置データと日時データを前記プロセッサに与えるようにされた全地球位置把握装置を有する。

【００２５】 本発明の特徴では、観測軸の仰角を知らせる出力装置をさらに有し、該仰角は天底角マイナス９０度である。

【００２６】 本発明の特徴では、方位角と天底角の関数としてコンパス方向（compass hea
ding）を知らせる出力装置をさらに有する。

【００２７】 本発明の特徴では、前記プロセッサによって読み取り可能な補正指令、および／または、前記データベース内の補正データをさらに有し、前記プロセッサは、
歳差運動（procession）、地球の伸び（elongation）、磁気偏差、視差、章動（
nutation）、またはこれらの組み合わせを補正する。

【００２８】 本発明の特徴では、前記プロセッサとインターフェースを取り、該プロセッサに前記磁気センサと重力センサの温度誤差補正を行わせる温度センサをさらに有する。

【００２９】 本発明の特徴では、前記データベースは、天体がその位置で肉眼で見えるときを示す追加のデータを有し、前記装置は、前記プロセッサに機能的に接続された報知装置をさらに有し、前記プロセッサは、天体がその位置で肉眼でユーザに見えるときを示す前記追加のデータを前記報知装置を介して知らせる。

【００３０】 本発明の特徴では、ある日時にある位置から使用する天体位置確認装置が設けられ、該天体位置確認装置は、 ａ． 観測チャンネルからなり、該観測チャンネルは、それを通してユーザが観測軸と一致する天空のある位置に向けて当該観測軸に沿って観測するようにされたハウジング、 ｂ． プロセッサ、 ｃ． 前記観測軸の方位角を示す方位データを前記プロセッサに与える３軸磁気センサ、 ｄ． 前記観測軸の天底角を示す天底データを前記プロセッサに与える３軸重力センサ、 ｅ． 前記天体位置確認装置の位置を示す位置データを前記プロセッサに与える位置データ入力装置、 ｆ． 前記天体位置確認装置を使用する時間と日付を示す日時データを前記プロセッサに与える日時データ入力装置、 ｇ． ユーザデータを前記プロセッサに入力し、情報をユーザに知らせるユーザインターフェース、 ｈ． それを通して前記プロセッサが観測軸の角度方位を変更する方向をユーザに知らせる方向指示手段、 ｉ． ユーザによってアクセスされ、前記プロセッサが、前記方位データ、天底データ、位置データおよび日時データ、ユーザデータ、およびデータベースに基づいて、 i）前記ユーザインターフェースを通して、観測軸と一致した天体の識別、 ii）前記ユーザインターフェースを通して、観測軸と一致した天体座標、または iii）前記方向指示手段を通して、ユーザが天体の識別または天体座標からなるユーザデータに基づき観測軸を変更する方向 をユーザに知らせるようにされたデータベース とからなる。

【００３１】 本発明のさらなる特徴では、前記プロセッサは、前記ハウジングから離れて配置されている。

【００３２】 本発明のさらなる特徴では、前記方向指示手段は、前記プロセッサと機能的に通信する円形に配置された一連の照明可能な矢印からなり、該矢印は、該照明された矢印が前記観測チャンネルを通して観測するユーザに見えるようにされ、前記方向指示手段と前記プロセッサは、矢印の少なくとも一部を照明するようにされ、これにより、ユーザが照明された一部の矢印に基づいて観測軸の角度方位を変更するようにされている。

【００３３】 本発明のさらなる特徴では、前記データベースは、ユーザが、前記ユーザインターフェースを介して、前記データベースを編集し、プラグインモジュールを前記プロセッサと機能的に通信させ、または情報交換システムを前記前記プロセッサと機能的に通信させることで変更される。

【００３４】 本発明の特徴では、天体を観測する方法が提供され、該天体観測方法は、 ａ． 観測軸に沿って天体を観測する装置をユーザに提供し、 ｂ． 方位角を決定するようにされた３軸磁気センサを介して観測軸の方位角を識別し、 ｃ． 天底角を決定するようにされた２軸重力センサを介して観測軸の天低角を識別し、 ｄ． 前記方位角、前記天底角、装置の位置および現在時刻と日付に基づいて赤経と赤緯の天体座標を決定する ステップからなる。

【００３５】 本発明のさらなる特徴では、前記装置をユーザに提供するステップは、前記装置、前記３軸磁気センサ、および前記３軸重力センサをユーザの手に保持させるステップをさらに有する。 本発明のさらに他の特徴では、前記３軸磁気センサと前記３軸重力センサは前記装置に一体である。

【００３６】 本発明のさらなる特徴では、前記方位角、天底角、装置位置および現在日時を示すデータを受信するように前記プロセッサに指示し、データベースを調査し、
天体座標を報知装置を介して知らせる。

【００３７】 本発明のさらなる特徴では、前記方法は、さらに、希望する天体の識別をプロセッサに入力し、該プロセッサに前記天体座標を決定するステップを実行するよう指示するステップを有する。 また、希望の天体が観測軸と一致するまで観測軸の角度方位を変更する方法に関するユーザに理解可能な指令を、方向指示手段を介して、知らせるよう前記プロセッサに指示するステップをさらに有する。 本発明のさらに他の特徴では、前記プロセッサに知らせるよう指示するステップを繰り返すステップをさらに有し、これにより、ユーザに希望する天体の一部を通ってツアーするよう指示する。

【００３８】 本発明のさらなる特徴では、希望する天体座標をプロセッサに入力し、前記プロセッサに前記天体座標を決定するステップを実行するよう指示するステップをさらに有する。 また、希望の天体座標が観測軸と一致するまで観測軸の角度方位を変更する方法に関する情報を、方向指示手段を介して、知らせるよう前記プロセッサに指示するステップをさらに有する。

【００３９】 本発明の特徴では、天体を観測する方法は、本明細書に記載の本発明の実施形態にかかる装置を提供するステップと、前記データベースを天体に関する追加データと更新し、装置のユーザは、観測軸が方向指示手段を介して天体と一致するように観測軸の角度方位を変更する方向を知らせるようプロセッサに指示するステップからなる。 本発明のさらなる特徴では、前記更新ステップは、前記追加データからなるプラグインモジュールを前記装置に機能的に接続するステップ、または前記追加のデータを情報変換システムを介して前記データベースにダウンロードするステップからなる。 前記ダウンロードするステップは、インターネットにアクセスして前記追加データを検索するステップからなる。 さらに、前記アクセスするステップは、前記追加データを購入するステップからなる。

【００４０】 他の目的および利点は、添付図面および明細書を考慮することから明らかとなる。

【００４１】 （好ましい実施形態の説明） 図において、同一の参照符号は全図を通して同一の要素に言及している。 図、
特に図１を参照すると、天体位置確認装置（ＣＯＬ）１０は、天体１４の位置を確認するために、ユーザ１２によって使用される。 ＣＯＬ装置１０は、本発明の好ましい実施形態を示し、携帯に適したほぼ円筒形のハウジング１６を有している。 本発明の他の実施形態は、他の形状のハウジングを有していてもよく、また携帯できても、できなくてもよい。

【００４２】 ＣＯＬ装置１０のハウジング１６は、ユーザ１２の近くに保持される第１観測口１８と、天体１４の近くの第２観測口２０とを有する。 使用中、観測口１８と２０は、ユーザ１２と天体１４との間に一直線に調整される。 ＣＯＬ装置１０は、ユーザが当該ＣＯＬ装置１０を通して観測軸３４に沿って天体を見ることができるように適合されている。

【００４３】 本発明の他の実施形態は、天体１４を見るように配置された光センサを有し、
該光センサからの画像をユーザが観測できるように観測スクリーン（不図示）に伝送する。 本発明のさらなる実施形態では、ＣＯＬ装置１０は、支柱またはフレームに装着され、直接手動操作（不図示）以外の機械的、電子的、空気圧的、又はその他の適切な手段により位置決めされるようになっている。 装着されたＣＯ
Ｌ装置１０の位置は、スイッチを介してユーザにより、機能的に集積された計算装置により、あるいはその両方により指示される。 本発明のさらなる実施形態では、支柱またはフレームに装着されたＣＯＬ装置１０を有し、直接手操作を介して位置決めされ、装置に安定性を与える（不図示）。

【００４４】 図２を参照すると、ＣＯＬ装置１０は、ハウジング１６、観測口１８と２０、
データ入力／出力インターフェース（ＩＯＩ）３０、観測ボタンまたはスイッチ３２からなっている。 観測軸３４は円筒ハウジング１６を通って軸方向に延びるように示されている。 ＩＯＩ３０は、以下にさらに説明するように、メニューと結果の形態でデータを表示する表示スクリーン３６で構成されている。 また、Ｉ
ＯＩ３０は、表示スクリーン３６上のメニューを介して移動したり、質問を入力するように、データやコマンドを入力する複数のボタンまたはスイッチ３８を有している。 観測スイッチ３２は、ユーザがＣＯＬ装置１０を介して観測するときに、ユーザの親指や指によって容易に操作できるように配置され適合されている。

【００４５】 図３を参照すると、天体１４が装置１０の観測軸３４と一致したときのユーザの視野を表示しているＣＯＬ装置１０が示されている。 ユーザ１２は、ＣＯＬ装置１０を通って延びる観測チャンネル４６を介して天体１４を観測している。 観測チャンネル４６は、図示した実施形態では、ハウジング１６の内面４８によって規定される。 観測チャンネル４６はさらに観測口１８と２０によって拘束される。

【００４６】 ＩＯＩ３０はハウジング１６の左側から延びるように示され、スイッチ３２はハウジング１６の底から延びるように示されている。 本発明の他の実施形態では、ＩＯＩ３０やスイッチ３２は他の形状を有していてもよい。

【００４７】 ＣＯＬ装置１０の観測部４０を参照すると、円形に配置された一連の照明指向矢印４２がハウジング１６の内面４８の近傍に配置されている。 矢印４２は使用中にＣＯＬ装置１０の位置を指示するように照明される。 ８つの矢印が示されているが、本発明の他の実施形態ではそれ以上またはそれ以下の矢印を有していてもよい。 照明矢印４２の大きさ、形状、および数は実行する機能に最高（paramo
unt）でなくてもよい。 最高のものは、ＣＯＬ装置１０が観測軸の必要な変更をユーザ１２に知らせて装置を天空の特定の位置に一致させる方法があるということである。 したがって、矢印４２は方向指示器である。 方向指示器の色や形状について多くの変形例がある。 本発明の他の実施形態では、ドットまたは境界を照明するように、ＣＯＬ装置１０を導く方法をユーザに視覚的に知らせる他の任意の方法を有していてもよい。 矢印４２の照明は、ＬＥＤや光ファイバのような任意の適切な手段で達成してもよい。 本発明の好ましい実施形態では、矢印は貼付け画像（overlayed image）ではない。

【００４８】 本発明の実施形態は、矢印４２またはその他の適切な方向指示器に関して多くの変形例を有する。 本発明の実施形態では、矢印４２は、ユーザ１２がどのくらい遠く観測軸３４を角度的に変更しなければならないかに依存して、異なる率で、あるいは色や強度の変化で明滅する。 例えば、ユーザ１２が希望する観測軸位置に非常に近い場合、矢印４２は急速に明滅し、ユーザが遠く離れている場合は矢印４２は緩やかに明滅する。 本発明の他の実施形態は、振動のような触覚手段や、方向を報知する報知手段を使用してもよい。

【００４９】 本発明の他の実施形態では、観測軸３４が希望する天体１４と一致すると、矢印４２は全て発光するか明滅するようにしてもよい。 本発明のさらに他の実施形態では、ＣＯＬ装置１０の希望する角度位置になったときに、視覚的、触覚的、
聴覚的に報知する装置を有し、ビ−ッという音や合成音を発するようにしてもよい。

【００５０】 観測部４０に網線（reticule）４４が中央に配置されている。 網線４４はＣＯ
Ｌ装置１０を天体１４の中心に位置決めするのに役立つ。 本発明の他の実施形態は、他の網線や十字線（cross−hair）の形状を有していてもよいし、また天体１４に位置決めする任意の手段を有していてもよい。 本発明のさらに他の実施形態では、網線４４は、さらに強い強度で照明したり、照明を停止したり、フラッシング（flashing）したりして、希望する角度位置に達したことを知らせるのに使用してもよい。

【００５１】 図４を参照すると、ＣＯＬ装置１０には、全体的に符号５０で示すように、装置を作動させるための多数の他の要素が組み込まれている。 図示された実施形態では、プロセッサ５２は、３軸磁場センサ５４、３軸重力センサ５６、計時（ti
me keeping）装置５８、入力装置６０、天体データベース６２、照明矢印６４
および表示装置６６からなる要素を統合し、これらは図４の左上角から出発して反時計回りに配置されている。 本発明の好ましい実施形態では、これらの要素はＣＯＬ装置１０のハウジング１６に組み込まれている。

【００５２】 図５を参照すると、本発明の他の実施形態では、ＣＯＬ装置１１０はハウジング１１６の外部に外部要素を有していてもよく、該外部要素は、残りの要素と機能的に通信している補助装置１８０内に存在するプロセッサ５２および／またはデータベース６２のような１または複数の要素からなる。 適切な補助装置の例として、パーソナルデジタル補助装置、デスクトップコンピュータまたはラップトップコンピュータを含むが、本発明の実施形態はこれらの例に限定されない。 したがって、本発明の実施形態では、プロセッサはハウジング１１６から離れて設置されている。 本発明の他の実施形態は、計時装置５８、入力装置６０および／
または表示装置６６を補助装置１８０に組み込んでいる。 本発明のさらに他の実施形態は、複合的な補助装置を有している。 請求の範囲の「補助装置」の用語は１または複数の補助装置を包含するものとして解釈されるものと理解されるべきである。

【００５３】 本発明の他の実施形態では、ＣＯＬ装置１０の外形に、ＩＯＩ３０またはスイッチ１３２は必要としない。 また、データの入力出力は補助装置１８０によって行われてもよい。 本発明の他の実施形態では、データベース６２は、ネットワークシステムのような情報変換システムを介して、あるいはインターネット１８２
を介して、他のデータベースに接続されてもよい。 ハウジング１６内の要素と補助装置１８０は、電気的または光学的信号交換媒体のようなデータ交換が可能な物理的導線（conduit）１８４を介して、または赤外線やＲＦ技術を利用するプロセスのような物理的導線を必要としないプロセスを介して、機能的に通信していてもよい。

【００５４】 図４に戻ると、入力装置６０によりユーザはプロセッサ５２にデータを入力することができる。 図１に示す本発明の実施形態では、入力装置６０はＩＯＩスイッチ３８とスイッチ３２に相当する。 本発明の他の実施形態は、例えば聴覚形のような任意のタイプのデータ入力装置を有していてもよく、またデータ入力装置は補助装置１８０に組み込んでもよい。

【００５５】 プロセッサ５２は、天体についての情報を引き出すために天体データベース６
２と接続している。 本発明の実施形態のデータベースの情報は異なっているが、
当業者はデータベースにある広範な情報を理解する。 データベース６２は、地理的位置を経緯座標と関連付けるような他の目的のための引き出し可能なデータを含んでいてもよい。

【００５６】 プロセッサ５２は、センサ５４と５６、計時装置５８、入力装置６０からの入力を分析し、必要なデータベース６２と通信し、矢印６４と、図１に示す実施形態のＩＯＩ表示装置３６に相当する表示装置６６とに情報を出力する。

【００５７】 プロセッサ５２は、ＣＯＬ装置１０が向いている方向およびベクトルを演算するために、磁場センサ５４と重力場センサ５６から情報を受け取る。 ベクトルは、ＣＯＬ装置１０の方位角（azimuth angle）と天底角（nadir angle）に対する３次元ベクトルである。 方位角は磁北と装置が向いている方向の間の角度である。 天底角は地球直下（straight down）と装置が向いている方向との間の角度である。 方位ベクトルは、磁場センサ５４を使用して決定され、天底角は重力場センサ５６を使用して決定される。 センサからの情報は当業者に周知の手段を使用してプロセッサ５２で処理される。

【００５８】 ３軸重力センサ５６の使用は、天底角の位置を決定するのに要求される。 天底角は２つの特定ベクトルの間の３次元角である。 第１ベクトルは観測軸３４が向いている方法にある。 第２ベクトルは地球の質量中心に向かって地表に真直ぐに向いている。 本発明の好ましい実施形態では、３軸重力センサは、最小３つの加速時計を使用して、３軸重力場ベクトルを決定するが、本発明の他の実施形態では、他の加速時計を使用してもよい。 使用する加速時計は静止力、この場合は地球の１ｇの重力を検知することができなければならない。 このタイプの加速時計は簡単に入手可能な装置で、この機能を達成するのに十分な精度を提供する。 本発明の実施形態では、３つの個々の加速時計は、Ｘ，Ｙ，Ｚ平面で互いに９０度直角に配置される。 通常の幾何学的計算により、３つの加速時計の読みが組み合わされ、天底角が得られる。

【００５９】 ３軸重力センサ５６の少なくとも３つの加速時計がなくても、１つまたは２つの加速時計の使用を開示するノートン（Norton）と比較すると、ＣＯＬ装置１０
の精度に大きな誤差がある。 この誤差は、ユーザ１２がＣＯＬ装置１０を何度で保持しているか、装置の「回転」軸をどのように合わせたかに依存している。 地球の磁場だけを使用し、地球の重力場を方位を感知するのに使用する装置では、
前記誤差を回避する唯一の方法は、磁場と重力場を測定するのに３軸センサを使用することである。 誤差は、ＣＯＬ装置１０を無用にさせる１つの観測場よりたいてい大きいので、無視することはできない。

【００６０】 ＣＯＬ装置１０の方向ベクトルが決定されると、プロセッサ５２は、ＣＯＬ装置１０の経度、緯度、地方時間、および日付のデータを使用して、装置方向ベクトルを天体座標に平行移動させる。 本発明の実施形態では、経緯度データはユーザにより入力装置６０を介して手動で入力される。 経緯度は座標の形であってもよいが、町、郡、ジップコード、州の一部、州、群の地域のような他の地理的指示情報をユーザがＣＯＬ装置１０に入れることで、間接的に入力してもよい。 この場合、データベース６２または他のデータベースは、装置１０の経緯度を決定するのを補助する情報を含む。 地方時間と日付も手動で入力してもよいが、本発明の好ましい実施形態では、計時装置５８がこの情報をプロセッサ５２に入力する。

【００６１】 本発明の他の実施形態では、ＣＯＬ装置１０は、緯度、経度、時間および日付の情報またはその一部をプロセッサ５２に自動的に入力するために、全地球位置把握システム（ＧＰＳ）受信機（不図示）や他の適切な装置を有する。

【００６２】 プロセッサは、センサ５４と５６から方向ベクトルの情報を受け取り、計時装置５８から時間と日付の情報を受け、入力装置６０を介してユーザからの情報を受ける。 この情報は、プロセッサ５２がデータベースに対する検索を行い、観測軸３４が向いている赤経（right ascension）と赤緯（declination）の天体座標を決定するのに使用される。 本発明の実施形態は、この点で実行する１または多数の機能を有し、以下説明する。

【００６３】 天体の識別 全図を参照すると、ユーザ１２は識別を希望する天体にＣＯＬ装置１０を向ける。 さらに詳しくは、ユーザは観測部４０の中心を天体１４に一致させる。 これにより、観測軸３４が天体１４と一致する。 ユーザはスイッチ３２を起動して、
プロセッサ５２に天体１４が位置確認されたことを入力する。 プロセッサ５２はセンサ５４と５６からデータ、すなわち時間と位置データを受け取り、データベース６２と相談して、天体１４についての情報をスクリーン３６に表示する。

【００６４】 天体の位置確認 ＣＯＬ装置１０が支持する他の共通モードの動作は、ユーザが天空の天体１４
を位置確認するの補助することである。 例えば、ユーザ１２が土星がどこに位置しているかを知りたい場合、「位置確認」モードを使用する。 希望する天体を位置確認するために、オペレータはＩＯＩ３０を介して入手可能な天体のリストから土星を選択する。 次に、ユーザ１２はＣＯＬ装置１０を通して観測する。 プロセッサ５２は、矢印４２の照明を介して、ユーザにCOL装置の方位を変更するよう導く。 例えば、観測軸３４をもっと垂直に左へ向ける必要がある場合、観測部４０の左上象限の矢印４２を点灯する。 希望する天体の土星が観測軸３４と一致すると、全ての矢印４２が照明されずに、明滅する。 あるいは、一致したことをユーザ１２に知らせる他の任意の装置を利用してもよい。

【００６５】 本発明の実施形態では、ＣＯＬ装置１０はユーザのために黄道（ecliptic）を追跡してもよい。 黄道の例は、地球の軌道面である。 地球は太陽の周りを公転中に天空を横切る想像日周弧（imaginary arc）を形成するからである。 この日周弧は、照明された矢印４２をガイドとして使用して追跡することができる。 本発明のさらなる実施形態は、彗星や衛星のような他の天体の軌道を追跡してもよい。

【００６６】 星座および天空のツアー 多くの星座は天空の大きな領域を占め、多数の星を含むので、ＣＯＬ装置１０
の実施形態は星座のツアーを提供する。 本発明の実施形態では、星座を選択し、
ＩＯＩ３０を介して入力する。 ＣＯＬ装置１０は、観測軸３４が星座内の最も明るい星と一致するように、矢印４２を介してユーザ１２を導く。 一致すると、Ｃ
ＯＬ装置１０はその旨を表示し、ユーザがスイッチ３２を押すと、ＣＯＬ装置は星座内の次に明るい星にユーザを導く。 この手順は、星座の星が全て観測軸３４
と一致するまで、現在の天体と関連する現在天体座標から次の天体と関連する次の天体座標まで、連続して続けられる。 同様に、獣帯星座（Zodiac constellat
ion）の天空ツアーのように、天体の天空ツアーは本発明の実施形態に含まれる。

【００６７】 他の動作モード 本発明の実施形態は、他のいくつかの動作モードを有し、これらはＣＯＬ装置１０内の照明に基づいて可能である。 ＣＯＬ装置１０は、デジタルコンパスとして機能し、コンパスの表題（heading）を表示してもよい。 本発明の実施形態では、ＣＯＬ装置１０は、該ＣＯＬ装置１０が地表と平行に保持されていないときを補償するために、方位（azimuth）と天底（nadir）のデータを使用する。

【００６８】 ＣＯＬ装置１０は、仰角（elevation angle）計器として機能し、仰角を表示してもよい。 ＣＯＬ装置１０は、それが向いている天体座標を表示してもよい。
この最後の動作モードは、装置のデータベースに無い天体の天体座標を（図表から）持っている天文学者に有益である。 ＣＯＬ装置１０は、地方時間、ＵＴ時またはＧＭＴ時を含む種々の時間標準を表示してもよい。

【００６９】 本発明の他の実施形態では、ＣＯＬ装置は、計器の精度を向上するために一連の補正を行ってもよい。 これらには、歳差運動procession（地軸の動揺）、地球の伸びelongation（地球は完全に円形ではない）、磁気偏差（真北極と磁北極の差）、視差（地球起動による天体座標の誤差）、章動nutation（行列円上でうなずく地軸）を含むが、これらに限定されるものではない。 本発明の実施形態は、
磁気重力センサアレイの温度誤差補正のために温度センサを有していてもよい。
プロセッサは、本発明のいくつかの実施形態では、オペレータの不安定な手の震えに対する補償を行ってもよい。

【００７０】 本装置の実施形態により、データベース６２は、天体と現在時極位置に関する新たな情報に更新することができる。 これは、軌道要素（orbital element）が特命要求（mission requirement）に基づいて変化する人工衛星、例えば、ミール宇宙ステーション、国際宇宙ステーション、ハッブル宇宙望遠鏡を追跡するのに特に有益である。 また、新たに打ち上げられた人工衛星であって、活動後に軌道に載せられる人工衛星にも有益である。 例えば、スペースシャトル。 さらに、
彗星や小惑星にような新たに発見された天体にも有益である。 天体についての情報をデータベースに追加することは、拡張チップや他のタイプのプラグインモジュールを介して、ユーザエントリーによって達成され、あるいは電子的に例えば電話回線やネットワークやインターネットのような他のタイプの情報交換システムを介して他のコンピュータに直接接続してダウンローディングすることによって達成される。 例えば、最新のポートにより、電話システムに差し込み、番号を呼出し、データベースと磁北位置を更新することができる。 これは、装置を配置した後、オンラインで行える。

【００７１】 本発明の他の実施形態では、ＣＯＬ装置１０は、データベース６２、他のデータベース（不図示）、プラグインモジュール、電話回線またはネットワークやインターネットのような他のタイプの情報交換システムを介して直接他のコンピュータからダウンロード可能なデータベースにおいて、天文学個人指導（astronom
y tutorials）に付属するであろう。 同様にダウンロード可能な星座ツアーや天空ツアーも、本発明のいくつかの実施形態で利用可能である。

【００７２】 本発明の他の実施形態では、ＣＯＬ装置１０は、オペレータに人工衛星の次の肉眼観測機会を通知するために、当業者に公知の計算を含めることができる。 例えば、ユーザが国際宇宙ステーションを選択すると、ＣＯＬ装置１０は国際宇宙ステーションが肉眼で見える次の時刻を知らせることができる。

【００７３】 本発明の他の実施形態では、ＣＯＬ装置１０は、照明された網線と方向指示器を観測領域で重ねて、ユーザ１２が装置を眼から離して保持することができるようなレフレックスビューアー（reflex viewer）を含めてもよい。 これにより、
ユーザが観測軸３４に平行に遠く離れて観測チャンネル４６を通して観察するのを防止することができる。

【００７４】 ＣＯＬ装置１０は、携帯（hand−held）サイズに限定されず、該携帯サイズには多くの解釈が可能である。 さらに、ＣＯＬ装置１０は、より大きなまたはより小さなスケールで機能するようにしてもよい。 したがって、本発明の実施形態の範囲は携帯サイズに限定されるものではない。

【００７５】 本発明の代案の実施形態では、ＣＯＬ装置１０は、他の入力／出力装置、他のスイッチ、これらの他の配置、および例えば数、配置、大きさ、タイプのこれらの多くの変形例を有していてもよいし、ハウジング１６に入力／出力装置やスイッチがないオプションを含んでもよい。

【００７６】 本発明の他の実施形態では、ビューアーまたはレフレックスビューアーは、ユーザ１２が観測軸に平行に観測できるように、ハウジング１６の外側に配置することができる。

【００７７】 以上の説明は多くの細部を含むが、これらは本発明の範囲の限定として解釈されるべきではなく、むしろ好ましい実施形態の例示として解釈されるべきである。 多くの他の変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態による装置を用いてユーザが天体を確認することを示す概略斜視図。

【図２】 図１に示す装置の詳細斜視図。

【図３】 天体を観測中に図１に示す装置を通して見た視野を示す図。

【図４】 図４は図１に示す装置の要素の概略図。

【図５】 デジタルパーソナル補助機器を組み込んだ本発明の実施形態を示す概略図。

【符号の説明】

１０ 天体位置確認装置（ＣＯＬ） １２ ユーザ １４ 天体 １６ ハウジング １８ 第１観測口 ２０ 第２観測口 ３０ データ入力／出力インターフェース（ＩＯＩ） ３２ 観測ボタンまたはスイッチ ３４ 観測軸 ３６ 表示スクリーン ４０ 観測部 ４２ 矢印 ４６ 観測チャンネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ