JP2001505319A - カメラの如き遠隔制御センサーを安定化するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 カメラの如き遠隔制御センサーを安定化するための装置が開示されている。それはセンザーを支持する内部ヨージンバル（１）及び外部ヨージンバル（８）及び内部ピッチジンバル（４）及び外部ピッチジンバル（６）を有するジンバルシステムを含む。内部ヨー及びピッチジンバルは２軸自動レイトジャイロによって安定化され、外部ヨー及びピッチジンバルは設定モーター（１０，１１）、電気的レイトジャイロ（１３，１４）及び電気ユニット（１５）を有するシステムによって安定化される。特に装置は弾性連結手段（１６）を含む機械的連結が内部ヨージンンバル（１）を外部ピッチジンバル（６）と接続することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 カメラの如き遠隔制御センサーを安定化するための装置 本発明は請求の範囲１の前提文（preamble）に開示されたような、遠隔制御セ ンサーを安定化するための装置に関する。 一般人及び軍人の環境では、幾つかの技術情報を取得するために対象物に対す る監視が一般的である。監視は幾つかのタイプのセンサー、例えばビデオカメラ 、赤外線カメラなどによって実施されることができる。センサーは監視を容易に するために乗物（ボート、自動車、飛行機、ヘリコプターなど）に通常装着され る。センサーは乗物中のオペレーターの場所から通常遠隔制御される。乗物が正 常に動き、これが対象物に対してもあてはまるとき、センサーは遠隔制御されな ければならない。自由度は主に二つ、即ちヨー（方位（azimuth））及びピッチ （高さ（elevation））にある。この設計ではセンサーの目標線は対象物の方に 向けられることができる。乗物が移動するとき、オペレーターはセンサーの目標 線と対象物の間の角度のずれが生じることに対して遠隔制御によって連続的に補 償する時間を全く持っていない。その結果、対象物はセンサーの目標線から外に はずれるか、又は対象物のセンサーによって作られた画像が鮮明でないだろう。 今までこの問題はセンサーが受ける角度誤差を瞬時に測定する２軸電気的レイト ジャイロをセンサーに与えることによって、及びセンサーの空間位置を電気的シ ステムで制御し、この空間位置を安定させることによって解決されてきた。この 構成による解決策は高精度の機構、高性能のサーボシステム及び良好な機能を有 するレイトジャイロを持たなければならないため極めて高価である。 本発明の目的は手頃なコストの構成要素を与えられ、しかも前述の構造の解決 策に従っで設計された装置と同様の良好な機能を有する、請求の範囲１の前提文 に開示された技術の装置を達成することにある。 本発明によれば、かかる装置は弾性連結手段を含む機械的連結が第１ジンバル を第３ジンバルに接続することを主に特徴とする。 本発明のさらなる特徴は請求の範囲１〜５に開示されている。 本発明を添付した透視図面を参照しながらより詳細に記載する。 図１は本発明による装置の具体例を示す。 図２は図１の装置を含むスタンドを示す。 図３は方向ｘ，ｙ及びｚを有する３軸直角座標系を示す。 図４は図２におけるスタンドの特別な具体例を示す。 図１でば、センサー（この場合はビデオカメラ）は１によって示されている。 それは２軸（即ちヨー及びピッチ）を安定化する自動レイトジャイロ２を与えら れ、センサーは内部第１ジンバル１として配置され、それは第１ヨー軸３の周囲 で回転可能である。これは第２ジンバル４で軸支され、それは第１ピッチ軸５の 周囲で回転可能である。これは外部第３ジンバル６で軸支され、それは第２ピッ チ軸７の周囲で回転可能であり、それは第４ジンバル８で軸支される。これは第 ２ヨー軸９の周囲で回転可能である。第１設定モーター１０は第４ジンバルに固 定され、第２ピッチ軸７の角度位置を設定するために与えられる。第２設定モー ター１１はスタンド１２に固定され、それは順にヘリコプターの如き乗物に固定 される。この第２設定モーター１１は第２ヨー軸９の角度位置を設定するために 与えられる。第１電気的レイトジャイロ１３はヨー角度率（angle rate）を感知 するためにスタンド１２に固定され、第２電気的レイトジャイロ１４はピッチ角 度率を感知するために第４ジンバル８に固定される。電気的ユニット１５は前記 レイトジャイロから信号を受け、第１及び第２設定モーター１０及び１１のそれ ぞれを制御してこれらが第３ジンバル６及び第４ジンバル８上で安定化して作用 するようにする。設定モーター１０及び１１は電気的ユニット１５を介して設定 手段１６からの信号によってピッチ及びヨーにおいてセンサー１を設定するよう に作用することもできる。 第１ヨー軸及び第１ピッチ軸５の平面に垂直にこれらの交差点から向けられた アーム１７を含む機械的連結が第３ジンバル６の回転領域で弾性連結手段１６を 与えられている。連結手段はこの具体例ではアーム１７の端を抱える中心におい てポリウレタンフォームのようなエラストマーのプレートから構成される。設計 及び用途によってフォームの剛性及びばねのばね定数（これらが利用される場合 ）は要求に適応されなければならない。一般に安定化する自動レイトジャイロは 対象物の振動を約１２Ｈｚに補償し、一方前記レイトジャイロ、設定モーター及 び電気的ユニットを含む制御装置は対象物のより低い周波数振動を補償する。ア ーム１７の方向は記載したものである必要はないが、方向が前記のものから逸脱 すればするほど機能が劣ることになるだろう。 図２にはスタンド１２がより詳細に示されている。スタンドは乗物に固定され ることを意図された上部フレーム１８、及び下部フレーム１９を含む。両フレー ムは矩形である。隅においてそれらは四つのばね要素３１，３２，３３及び３４ によって接続されている。従って、下部フレームは図３に示されたような方向ｘ ，ｙ及びｚを有する３軸直角座標系において弾性的に移動可能である。また、下 部フレームは上部フレームに対する関係においてある程度回転可能である。特別 な設計の助けによってフレーム間の平行性が下部フレームに対する関係において 下部フレームの動きのあらゆる方向で保持されている。 上部フレーム１８では第１フレーム１８の全長に沿って延びる第１及び第２ト ーション軸２０，２１が二つの対抗する側部において回転可能に軸支されている 。トーション軸の外部端においてトーション軸に直角に、フレームの内側方向に 四つのトーションアームが与えられている。第１のもの２２及び第２のもの２３ は第１及び第２トーション軸２０，２１のそれぞれの一端に固定され、第３のも の２４及び第４のもの２５は第１及び第２トーション軸２０，２１のそれぞれの 他端に固定される。第１及び第２リンク２６及び２７は２端で軸支され、一端は 第１及び第２トーションアーム２２，２３にそれぞれあり、他端は下部フレーム １９で軸支されている。一方第３トーションアーム２４はその外部端から離れた 位置で、２端で軸支された第３リンク２８を介して下部フレーム１９に接続され ている。第４トーションアーム２５はその外部端から離れた位置で、２端で軸支 された第４リンク２９を介して下部フレーム１９に接続され、第３及び第４トー ションアーム２４及び２５はそれらの外部端において、２端で軸支された第５リ ンク３０にスイング可能に接続されている。リンクの軸受はそれらの回転面に対 して直角の動きが許容されるようなものである。 ばね要素３１−３４はそれ自体一定の弾性安定性を横方向に許容するが、これ を保証するためには、図４のような本発明による装置を与えられてもよい。柱３ ５はその水平面の中心で下部フレームに不動状態で固定されている。それは上部 フレーム１８に向かって上方に垂直に向けられ、弾性交差を形成する第５〜第８ ばね要素３６，３７，３８及び３９が柱の上部を上部フレームの側部と接続する 。この配置によって下部フレームは上部フレームに対する関係においてその横方 向の位置において弾性的に保持され、フレーム間の一定の相互回転運動が保持さ れる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. ２軸（即ち、ジヨー（jaw）及びピッチ（pitch））を安定化する自動レイ トジャイロ２を与えたセンサーを含む、カメラの如き遠隔制御センサーを安定化 するための装置であって、そのセンサーが内部第２ジンバル４で軸支された第１ ジョー軸３の周囲で回転可能である第１ジンバル１として与えられ、第２ジンバ ル４は順に第１ピッチ軸５の周囲で回転可能であり、第１ピッチ軸５は第２ピッ チ軸７の周囲で回転可能である外部第３ジンバル６で軸支され、第２ピッチ軸７ は第２ピッチ軸９の周囲で回転可能である第４ジンバル８で軸支され、第１設定 モーター１０が第２ピッチ軸上で作用する第４ジンバル８に固定されて与えられ 、第２設定モーター１１が第２ヨー軸９上で作用するヘリコプターの如き乗物に 固定されたスタンド１２に固定されて与えられ、第１レイトジャイロ１３がヨー 角度率の感知のためのスタンド１２に固定され、第２レイトジャイロ１４がピッ チ角度率の感知のための第４ジンバル８に固定され、電気ユニット１５が第３ジ ンバル６及び第４ジンバル８上で安定化している第１及び第２設定モーター１０ ，１１を介する第１及び第２レイトジャイロ１３，１４からの信号の影響下で作 用するように与えられ、設定モーター１０，１１がピッチ及びヨーにおけるセン サーの制御のために電気ユニット１５を介して作用される場合において、弾性連 結手段１６を含む機械的連結が第１ジンバル１を第３ジンバル６に接続している ことを特徴とする装置。 2. 機械的連結が好ましくは第１ヨー軸３及び第１ピッチ軸５についての平面 に直角にそれらの交差点から指向されたアーム１７を含み、連結手段１６が第３ ジンバル６についての回転面にあることを特徴とする請求の範囲１記載の装置。 3. スタンド１２が乗物に固定されることを意図される上部フレーム１８、及 び上部フレームに弾性的に依存して与えられる下部フレーム１９を含み、下部フ レームが３軸直角座標系の全ての方向で弾性的に移動可能で、しかも垂直座標軸 の周囲で幾分回転可能であるように与えられ、上部フレーム１８と下部フレーム １９の間の平行性を保持することを特徴とする請求の範囲１又は２記載の装置。 4. 上部及び下部フレーム（１８，１９）が実質的に矩形であること、及び上 部フレーム（１８）の二つの対抗する側で第１フレーム（１８）の全長さに沿っ て延びる第１及び第２トーション軸（２０，２１）が軸支され、トーション軸の 外部端にトーション軸に直角に第１フレーム（１８）の内側方向に四つのトーシ ョンアームが与えられ、第１（２２）及び第２（２３）のものは第１及び第２ト ーション軸（２０，２１）のそれぞれの一端で固定され、第３（２４）及び第４ （２５）のものは第１及び第２トーション軸（２０，２１）のそれぞれの他端に 固定され、第１及び第２リンク（２６）及び（２７）は二つの端で軸支され、一 端は第１及び第２トーションアーム（２２，２３）のそれぞれの端にあり、他端 は下部フレーム（１９）で軸支され、第３アームトーションアーム（２４）はそ の外部端から離れた位置で、２端で軸支された第３リンク（２８）を介して下部 フレーム（１９）に接続され、第４トーションアーム（２５）はその外部端から 離れた位置で、２端で軸支された第４リンク（２９）を介して下部フレーム（１ ９）に接続され、第３及び第４トーションアーム（２４）及び（２５）はそれら の外部端において、２端で軸支された第５リンク（３０）にスイング可能に接続 され、上部及び下部フレーム（１８）及び（１９）はそれらの四つの隅で、第１ 〜第４ばね要素（３１，３２，３３及び３４）に接続されていることを特徴とす る請求の範囲３記載の装置。 ５．柱（３５）が上部フレームの方に実質的に垂直に向けられた重力の中心で 、下部フレーム（１９）に不動状態で固定され、第５〜第８ばね要素（３６，３ ７，３８，３９）が柱の上部を上部フレームの側部に接続し、それによって下部 フレーム（１９）は上部フレーム（１８）に対する関係において横方向の位置で 弾性的に保持され、フレーム間の一定の相互の回転運動が保持されることを特徴 とする請求の範囲３又は４記載の装置。