JP2945933B2

JP2945933B2 - 空間安定装置

Info

Publication number: JP2945933B2
Application number: JP8274758A
Authority: JP
Inventors: 哲夫馬淵; 晃秋山; 敏也水田; 芳彦西田; 栄一郎武藤; 隆弘渡辺; 正岡崎
Original assignee: BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1996-10-17
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2016-10-17
Also published as: JPH10122794A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像誘導方式によ
って飛しょう体を誘導する誘導装置などに備えられる空
間安定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に示される従来の空間安定装置７
は、互いに直交する２軸まわりに揺動自在に変位可能な
ジンバル４に、たとえば４°四方の視野角が撮像可能な
撮像装置５を固定することによって、飛しょう体８の機
体軸の揺動変位から独立して撮像装置５の撮像する方向
が、一定に保たれるようになっている。ジンバル４に
は、撮像装置５が撮像する方向の所定の基準方向に対す
る向きを検出するためのレートセンサ６が、撮像装置５
とともに備えられる。制御回路１は、レートセンサ６か
ら出力されるジンバル４の２軸まわりの角速度を積分し
て撮像装置５が撮像する方向の基準方向に対する向きを
導出し、その導出された向きが一定に保たれるように、
ジンバル４を揺動変位させるトルカ２，３を制御し、空
間安定化を行う。

【０００３】図７に示される他の従来の空間安定装置１
５は、飛しょう体１６に固定された撮像装置１４を備え
て構成される。撮像装置１４は、撮像すべき目標物が含
まれる広い視野角、たとえばヨー方向およびピッチ方向
に対して２０°四方の視野角を撮像し、画像処理回路１
１にフレーム画像を出力する。画像処理回路１１は、レ
ートセンサ１２，１３から出力される角速度を積分し
て、基準方向に対する飛しょう体１６の機体軸の向きを
検出し、その検出された向きに基づいて前記広い視野角
のフレーム画像から、前記目標物が含まれる所定領域の
画像を取出す。

【０００４】飛しょう体１６が揺動変位して、飛しょう
体１６の姿勢角が変化すると、画像処理回路１１は、所
定領域の画像の飛しょう体１６の揺動変位による画像ず
れ量をレートセンサからの出力を積分して検出し、フレ
ーム画像から所定領域の画像を取出す位置を、検出され
た画像ずれ量に基づいて移動する。このとき、フレーム
画像から所定領域の画像を取出す位置を移動する方向
と、飛しょう体１６の揺動方向とが互いに反対方向にな
っているので、飛しょう体１６の揺動変位から独立し
た、目標物が含まれる所定領域の画像がフレーム画像か
ら取出され、空間安定化が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６の空間安定装置７
では、撮像装置５がジンバル４を介して飛しょう体８に
取付けられる構成であり、ジンバルが必要となるため、
重量増加およびコストアップになる。またジンバル４は
衝撃に対して弱い面がある。

【０００６】図７の空間安定装置１５では、電気的な処
理によって空間安定化を行っているので、ジンバルが不
要となるため重量軽減およびコストダウンが可能となる
が、誘導に必要な目標物を含む所定領域の画像の取出し
位置を、レートセンサ出力から算出される角度に基づい
て移動させることによって空間安定化を行うため、撮像
装置１４は、撮像すべき目標物を含む広い視野角、たと
えば２０°四方の視野角を撮像可能な撮像装置を用いる
必要がある。このような広い視野角を撮像可能な撮像装
置は、非常に高価であり、その結果、空間安定装置１５
が高コストとなる。空間安定装置１５が高コストとなる
と、繰返し使用が不可能な飛しょう体などの飛しょう体
１６への空間安定装置１５の搭載が困難となる。

【０００７】本発明の目的は、耐衝撃性に優れ、低コス
ト化が可能な空間安定および追尾装置を提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、飛しょう体に
備えられ、飛しょう体の揺動変位に影響されないで、所
定の視野角内の撮影すべき目標物が含まれる所定領域の
画像を得る空間安定装置において、前記視野角をヨー方
向に走査する第１走査ミラーと、前記視野角をピッチ方
向に走査する第２走査ミラーと、飛しょう体に固定さ
れ、第１および第２走査ミラーを介して前記目標物を撮
像し、フレーム画像を出力する撮像素子と、撮像素子か
ら与えられるフレーム画像から前記所定領域の画像を取
出し、飛しょう体のヨー方向とピッチ方向との揺動変位
をレートセンサによって検出し、第２走査ミラーが走査
する範囲を飛しょう体のピッチ方向の揺動変位量に対応
して変化させるとともに、フレーム画像から所定領域の
画像を取出す位置を飛しょう体のヨー方向の揺動変位量
に対応して変化させる画像処理回路とを備えることを特
徴とする空間安定装置である。本発明に従えば、撮像す
べき目標物を含む視野角は、第１および第２の走査ミラ
ーによってヨー方向およびピッチ方向に走査されて、撮
像素子によって撮像され、撮像素子からは画像処理回路
に対してフレーム画像が出力される。画像処理回路は、
フレーム画像から目標物が含まれる所定領域の画像を取
出す。飛しょう体が揺動変位し、撮像素子によって撮像
される視野角が飛しょう体の揺動方向に移動し、これに
伴ってフレーム画像から取出された所定領域の画像が、
飛しょう体の揺動変位の方向と反対方向にずれると、画
像処理回路は、レートセンサ出力から飛しょう体の揺動
変位の角度を算出し、第２走査ミラーが走査する範囲を
ピッチ方向に対する飛しょう体の揺動変位量に対応して
変化させるとともに、フレーム画像から所定領域の画像
を取出す位置をヨー方向に対する飛しょう体の揺動変位
量に対応して変化させる。第２走査ミラーの走査範囲が
変化すると、撮像素子が撮像するピッチ方向の視野角の
範囲が、飛しょう体のピッチ方向に沿った揺動方向と反
対方向に移動され、ピッチ方向に対する視野角の飛しょ
う体の揺動による移動と、走査範囲の変化による移動と
が相殺され、ピッチ方向に対する空間安定化が行われ
る。ヨー方向に対しては、フレーム画像から取出した所
定領域の画像がヨー方向にずれるのに伴って、フレーム
画像から所定領域の画像を取出す位置を、ヨー方向に沿
った所定領域の画像のずれ方向に変化させるので、飛し
ょう体がヨー方向に揺動しても所定領域の画像がヨー方
向にずれることなくヨー方向に対する空間安定化が行わ
れる。このように、ピッチ方向およびヨー方向に対する
空間安定化が行われると、飛しょう体の揺動変位に影響
されないで、撮像すべき目標物が含まれる方向の所定領
域の画像を得られ、所定領域の画像は、たとえば飛しょ
う体を目標物へ誘導するために用いられる。したがっ
て、従来のように撮像素子をジンバルを介して飛しょう
体に取付ける構成ではなく、撮像素子を直接飛しょう体
に固定する構成であり、ジンバルを用いないので、耐衝
撃性および耐振動性を向上することができる。その結
果、衝撃や振動に影響されることなく、目標物が含まれ
る正確な空間安定化が行われた所定領域の画像を得るこ
とができる。また、視野角内を第１および第２走査ミラ
ーで走査して撮像し、所定領域の画像を取出すためのフ
レーム画像を得るので、従来のように広い視野角を撮像
可能な高価な撮像素子を用いる必要がなく、撮影可能な
視野角が比較的狭い安価な撮像素子を用いることがで
き、その結果、空間安定装置の低コスト化を実現するこ
とができる。また好ましくは、たとえば第１走査ミラー
にはポリゴンミラーまたはガルバノミラーが用いられ、
たとえば第２走査ミラーにはガルバノミラーが用いられ
る。したがって、光学的走査の制御を容易に行うことが
できる。

【０００９】また本発明は、前記第２走査ミラーの走査
角度を検出する角度センサと、角度センサによって検出
される走査角度と、第２走査ミラーを走査させる駆動信
号の表す走査角度とに応答し、走査角度の差を表す補正
信号を導出する減算回路と、前記画像処理回路から導出
されるピッチ方向の揺動変位量を、減算回路からの補正
信号によって差引いて補正する補正回路とを含むことを
特徴とする。本発明に従えば、減算回路によって、実際
に第２走査ミラーが向いている走査角度と、第２走査ミ
ラーが向くべき、第２走査ミラーを走査させる駆動信号
の表す走査角度とが食い違っていても、補正回路からの
補正信号によって画像処理回路から導出されるピッチ方
向の揺動変位量を差引いて補正する。ピッチ方向の揺動
変位量には、走査角度のずれによる誤差角が含まれてお
り、これを補正信号で差引くことによって、ピッチ方向
の誤差角の正しい値からのずれを補正し、追尾ゲインに
与えることによって、正しいＬＯＳレートの値を示す追
尾信号を出力させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある飛しょう体誘導装置２１の構成を示す図である。図
２は、飛しょう体誘導装置２１におけるピッチ方向の空
間安定化にかかわる部分の電気的構成を示すブロック図
である。図３は、飛しょう体誘導装置２１におけるヨー
方向の空間安定化にかかわる部分の電気的構成を示すブ
ロック図である。

【００１１】飛しょう体誘導装置２１は、対物レンズ系
２２と、ポリゴンミラー２３と、ガルバノミラー２４
と、結像レンズ系２５と、撮像素子２６と、ピッチ方向
のレートセンサ２８ａおよびヨー方向のレートセンサ２
８ｂとから成るレートセンサ２８と、図２または図３に
示される画像処理回路５３、追尾ゲイン５２、姿勢角演
算回路６０，６７、およびフレームメモリ６６などを有
する電子制御部２７を備えて構成される。

【００１２】また、飛しょう体誘導装置２１の構成は、
大略的に図２および図３に示されるように、対物レンズ
系２２などを含むレンズ光学系５１などを介して視野角
内を撮像する撮像素子２６および画像処理回路５３を有
する撮像部７１と、レートセンサ２８ａ，２８ｂ、姿勢
角演算回路６０，６７、鋸波発生回路６１、ガルバノミ
ラー２４、およびフレームメモリ６６などを有する空間
安定化部７２と、追尾ゲイン５２などを有する追尾演算
部７３とに大別される。

【００１３】図２および図３において、スイッチＳＷ１
〜ＳＷ５を全て遮断すると、飛しょう体誘導装置２１
は、ポリゴンミラー２３およびガルバノミラー２４など
を介して撮像部７１によって視野角内を撮像する撮像装
置としての機能のみを有することとなり、スイッチＳＷ
１，ＳＷ２，ＳＷ４を導通し、スイッチＳＷ３，ＳＷ５
を遮断すると、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４を導通
することによって空間安定化部７２が作動し、空間安定
化装置としての機能を有することとなる。また、スイッ
チＳＷ１〜ＳＷ５を全て導通すると、スイッチＳＷ３，
ＳＷ５を導通することによって追尾演算部７３が作動
し、飛しょう体誘導装置２１は誘導装置としての機能を
有することとなる。なお本発明の実施のこの形態では、
スイッチＳＷ１〜ＳＷ５は、導通したままで説明を行
う。

【００１４】撮像素子２６は、対物レンズ系２２、ポリ
ゴンミラー２３、ガルバノミラー２４、結像レンズ系２
５を介して導かれる視野角内の赤外線を受光し、フレー
ムメモリ６６に電気的な信号であるフレーム画像２９を
出力する。ポリゴンミラー２３は、矢印Ａ方向に回転駆
動され、視野角内をヨー方向Ｙに走査する。ガルバノミ
ラー２４は、矢印Ｂ方向に揺動駆動され、視野角内の所
定の走査範囲をピッチ方向Ｐに走査する。これによっ
て、たとえばヨー方向Ｙに１０°、ピッチ方向Ｐに２°
の領域のフレーム画像２９が得られる。

【００１５】フレームメモリ６６は、フレーム画像２９
を一時記憶するメモリであり、撮像素子２６から出力さ
れるフレーム画像２９を順次記憶しながら、フレーム画
像２９に関する情報のうち、フレーム画像２９に含まれ
る所定領域の画像であるウインドウ画像３０に関する情
報のみを取出して画像処理回路５３に出力する。フレー
ムメモリ６６において、ウインドウ画像３０を読出すア
ドレスを制御することによって、フレーム画像２９から
ウインドウ画像３０を取出す際のヨー方向Ｙに対する位
置が変化される。この読出しアドレスの制御に関して
は、後述する。

【００１６】画像処理回路５３は、フレームメモリ６６
から出力されるウインドウ画像３０に基づいて、図４に
示されるように、テンプレートマッチングなどの相関処
理を行い、ウインドウ画像３０に含まれる目標物３１が
ウインドウ画像３０の中心Ｃからピッチ方向Ｐおよびヨ
ー方向Ｙにずれている角度を示す誤差角信号を追尾ゲイ
ン５２に出力する。ウインドウ画像３０における目標物
３１の中心Ｃからのずれを示す誤差角は、ピッチ方向Ｐ
に沿った誤差角εｐと、ヨー方向Ｙに沿った誤差角εｙ
によって表される。

【００１７】視野角内をピッチ方向Ｐに走査するガルバ
ノミラー２４は、鋸波発生回路６１、ミラー駆動装置５
７、角度センサ５６などによって駆動される。鋸波発生
回路６１は、ガルバノミラー２４の揺動角度に比例した
電圧が経時的に鋸波状に変化する鋸波信号を出力する。
鋸波発生回路６１から出力された鋸波信号は、ミラー駆
動装置５７によってガルバノミラー２４を駆動するため
の駆動信号に変換され、ガルバノミラー２４に与えられ
る。

【００１８】ミラー駆動装置５７からの出力は、角度セ
ンサ５６にも与えられ、角度センサ５６を介して、ミラ
ー駆動装置５７への入力ラインにフィードバックされ、
ガルバノミラー２４の飛しょう体の機体軸に対するピッ
チ方向Ｐに沿った揺動角度θｇｂが、ミラー駆動装置５
７への入力に対応する揺動角度θｇａと等しくなるよう
に制御される。

【００１９】機体軸に対する撮像素子２６が撮像してい
るヨー方向Ｙにおける撮像方向、すなわちポリゴンミラ
ー２３が走査しているヨー方向Ｙに対する視野角内の中
心方向は、飛しょう体および目標物３１が存在している
実空間７４における基準方向に対する目標物３１のヨー
方向Ｙの角度であるＬＯＳ角σｙから、基準方向に対す
るヨー方向Ｙに沿った飛しょう体の姿勢角ψｍを引いた
角度に対応しており、同様にガルバノミラー２４が走査
する視野角内のピッチ方向Ｐに沿った中心方向も、ピッ
チ方向Ｐに沿ったＬＯＳ角σｐからピッチ方向Ｐに沿っ
た飛しょう体の姿勢角θｍを引いた角度に対応してお
り、撮像素子２６が撮像する撮像方向は飛しょう体の機
体軸の揺動変位の影響を受ける。

【００２０】したがって、飛しょう体の機体軸の揺動変
位の影響を受けずに、目標物３１が含まれるウインドウ
画像３０を得るためには、飛しょう体の揺動変位の影響
を除去する空間安定化を行う必要がある。先ず、図３を
参照して、ヨー方向Ｙに対する空間安定化を説明する。

【００２１】ヨー方向Ｙに対する空間安定化は、前述し
たフレームメモリ６６における読出しアドレスを制御
し、フレーム画像２９からウインドウ画像３０を取出す
際のヨー方向Ｙに沿った位置を、飛しょう体の揺動変位
に対応させて変化することによって行われる。

【００２２】飛しょう体のヨー方向Ｙに対する姿勢角ψ
ｍは、レートセンサ２８ｂが検出した飛しょう体のヨー
方向Ｙに対する角速度ｒｍを、姿勢角演算回路６７が積
分演算することによって得られる。姿勢角演算回路６７
から出力される姿勢角ψｍを示す姿勢角信号は、後述す
る積分回路６８から出力されるフィードバック信号と引
算された後、アドレス制御信号としてフレームメモリ６
６に与えられる。アドレス制御信号は、フレーム画像２
９からウインドウ画像３０を切出す位置をヨー方向Ｙに
変化させる際の変化角θｃを表し、アドレス制御信号が
与えられると、フレームメモリ６６は、アドレス制御信
号が表す変化角θｃに対応して、ウインドウ画像３０を
読出すアドレスを制御する。

【００２３】飛しょう体の機体軸がヨー方向Ｙに揺動変
位すると、撮像素子２６が撮像する視野角が飛しょう体
の揺動変位に伴って移動し、フレーム画像２９が飛しょ
う体の揺動方向と反対方向に移動するのであるが、飛し
ょう体のヨー方向Ｙに対する揺動変位がレートセンサ２
８ｂおよび姿勢角演算回路６７によって検出され、ヨー
方向Ｙの姿勢角ψｍの変化に伴ってアドレス制御信号θ
ｃが変化され、フレームメモリ６６において、フレーム
画像２９が飛しょう体の揺動によって移動する方向と同
じに、フレーム画像２９からウインドウ画像３０が取出
される位置が変化されるように、読出しアドレスが制御
される。これによって、飛しょう体の揺動変位によるフ
レーム画像２９の移動と、フレーム画像２９からウイン
ドウ画像３０を取出す位置の変化とが相殺され、飛しょ
う体のヨー方向Ｙに対する揺動変位の影響が除去された
ウインドウ画像３０を得ることができる。

【００２４】次に、図２を参照してピッチ方向Ｐに対す
る空間安定化を説明する。ピッチ方向Ｐに対する空間安
定化は、ピッチ方向Ｐの姿勢角演算回路６０からの出力
に応答して、ガルバノミラー２４が走査する走査範囲
を、飛しょう体の機体軸のピッチ方向Ｐに沿った揺動変
位に対応して、変化することによって行われる。

【００２５】レートセンサ２８ａは、飛しょう体の機体
軸のピッチ方向Ｐに沿った角速度ｑｍを検出して、姿勢
角演算回路６０に出力する。姿勢角演算回路６０は、レ
ートセンサ２８ａからの出力を積分して、飛しょう体の
ピッチ方向Ｐに対する姿勢角θｍを算出し、姿勢角θｍ
に対応した姿勢角信号を出力する。

【００２６】姿勢角演算回路６０から出力される姿勢角
信号は、後述する積分回路６２から出力されるフィード
バック信号と引算された後、前述した鋸波発生回路６１
からの鋸波信号と足し合わされた後、ミラー駆動装置５
７に与えられる。

【００２７】ここで、ピッチ方向Ｐの姿勢角信号は、姿
勢角θｍの値に対応して電圧が変化する電気信号であ
り、積分回路６２から出力されるフィードバック信号
は、誤差角εｐの積分値に対応して電圧が変化する電気
信号であり、積分回路６２から出力されるフィードバッ
ク信号から姿勢角演算回路６０から出力される姿勢角信
号を引いた電気信号を、鋸波発生回路６１から出力され
る鋸波信号に足し合わせることによって、鋸波信号の電
圧レベルが姿勢角信号とフィードバック信号との引算結
果に対応して変化され、これに対応してミラー駆動装置
５７から出力される駆動信号が変化され、ガルバノミラ
ー２４が走査する走査範囲がピッチ方向Ｐに沿って変化
される。

【００２８】飛しょう体の機体軸がピッチ方向Ｐに揺動
変位されると、飛しょう体のピッチ方向Ｐの姿勢角θｍ
の変化に対応して姿勢角演算回路６０から出力される姿
勢角信号が変化され、姿勢角信号の変化に応じて鋸波発
生回路６１から出力される鋸波信号の電圧レベルが変化
され、これに対応してガルバノミラー２４が走査するピ
ッチ方向Ｐの走査範囲が、機体軸の揺動方向と反対方向
に変化され、機体軸の揺動変位とガルバノミラー２４の
走査範囲の変化とが相殺され、撮像素子２６から出力さ
れるフレーム画像２９に対する飛しょう体のピッチ方向
Ｐに沿った揺動変位の影響が除去される。その結果、飛
しょう体のピッチ方向Ｐに沿った揺動変位の影響が除去
されたウインドウ画像３０を得ることができる。

【００２９】図４を参照して、画像処理回路５３は、ウ
インドウ画像３０において目標物３１を囲む追尾ウイン
ドウ３２を設定し、テンプレートマッチングなどの相関
処理を行いながら、目標物３１および追尾ウインドウ３
２の中心Ｃからのずれ量であるピッチ方向Ｐおよびヨー
方向Ｙに沿った誤差角εｐ，εｙの値を検出し、誤差角
εｐ，εｙの値に対応した誤差角信号を、順次追尾演算
部７３に出力する。

【００３０】追尾演算部７３は、追尾ゲイン５２を含む
フィードバック回路に積分回路６２，６８をいれること
によって構成され、入力されるＬＯＳ角を微分処理し、
追尾信号として出力する。

【００３１】追尾演算部７３から出力される追尾信号
は、飛しょう体の方向舵や走行舵を制御するための図示
しない操舵部に出力され、飛しょう体を目標物３１方向
に誘導するために用いられる。

【００３２】ピッチ方向Ｐおよびヨー方向Ｙの誤差角ε
ｐ，εｙを示す誤差角信号を、追尾ゲイン５２を介して
積分回路６２，６８が介在されるフィードバックループ
に挿入することによって、追尾ゲイン５２の出力がＬＯ
Ｓ角σｐ，σｙの微分値を示すようになる。

【００３３】目標物３１の移動や、飛しょう体の移動な
どによって、ウインドウ画像３０上において目標物３１
が中心Ｃからずれると、画像処理回路５３によって検出
される誤差角εｐ，εｙの値に対応して、積分回路６
２，６８が所定の電圧レベルでフィードバック信号を出
力する。

【００３４】積分回路６８から出力されるフィードバッ
ク信号は、スイッチＳＷ５を介して姿勢角演算回路６７
から出力される姿勢角信号と引算された後、フレームメ
モリ６６に出力される。これによって、フレームメモリ
６６において、ヨー方向Ｙの誤差角εｙを０にするよう
に、すなわち目標物３１を中心Ｃに移動するように読出
しアドレスが制御される。

【００３５】積分回路６２から出力されるフィードバッ
ク信号は、スイッチＳＷ３を介して、姿勢角演算回路６
０から出力される姿勢角信号と引算された後、鋸波発生
回路６１から出力される鋸波信号と加算される。これに
よって、ガルバノミラー２４が走査するピッチ方向Ｐに
沿った走査範囲が、ピッチ方向Ｐの誤差角εｐを０にす
るように、すなわち目標物３１を中心Ｃに移動する方向
に、変化される。

【００３６】本発明の実施のこの形態では、ピッチ方向
Ｐに走査するガルバノミラー２４の走査範囲を変化する
ことによって、ピッチ方向Ｐに対する空間安定化を行っ
ているので、ガルバノミラー２４の動的特性によって、
ガルバノミラー２４が向くべき飛しょう体の機体軸に対
する揺動角度θｇａと、実際にガルバノミラー２４が向
いている機体軸に対する揺動角度θｇｂとが微妙に食い
違っている。

【００３７】このように実際にガルバノミラー２４が向
いている揺動角度θｇｂとガルバノミラー２４が向くべ
き揺動角度θｇａとが食い違っていると、画像処理回路
５３によって検出されるピッチ方向Ｐの誤差角εｐに正
しい値からのずれが生じる。この誤差角εｐのずれを除
去するために、本発明の実施のこの形態では、角度セン
サ５６から与えられる揺動角度θｇｂを示す信号と、ミ
ラー駆動装置５７に入力される揺動角度θｇａを示す入
力信号とを引算して得られる補正信号を、スイッチＳＷ
１を介して画像処理回路５３から追尾ゲイン５２に至る
信号ラインに与え、画像処理回路５３から出力されるピ
ッチ方向Ｐに関する誤差角信号から前記補正信号を引算
した後、追尾ゲイン５２に与えることによって、ピッチ
方向Ｐの誤差角εｐの正しい値からのずれを補正してい
る。これによって、追尾ゲイン５２から出力されるピッ
チ方向Ｐに関する追尾信号が、正しいＬＯＳレートｄσ
ｐの値を示すようにすることができる。

【００３８】したがって、飛しょう体誘導装置２１で
は、ジンバルを介すことなく、撮像素子２６が直接飛し
ょう体に取付けられて空間安定化が行われるので、飛し
ょう体誘導装置２１の耐衝撃性および耐振動性を向上す
ることができる。その結果、衝撃や振動に影響されるこ
となく、空間安定化が行われたウインドウ画像３０を得
ることができる。

【００３９】また、フレーム画像２９に対応する視野角
がポリゴンミラー２３およびガルバノミラー２４によっ
て走査されて撮像素子２６によって撮像されるので、従
来のように広い視野角を撮像可能な高価な撮像素子を用
いる必要がなく、比較的視野角の狭い安価な撮像素子を
用いることができる。その結果、飛しょう体誘導装置２
１の低コスト化を実現することができ、繰返し使用が不
可能な飛しょう体などの飛しょう体にも飛しょう体誘導
装置２１を適用することが容易となる。

【００４０】また、撮像すべき視野角の走査にポリゴン
ミラー２３、ガルバノミラー２４を用いるので、光学的
走査の制御を容易に行うことができる。また、ポリゴン
ミラー２３は、高速回転しながらヨー方向Ｙに走査する
ので、ヨー方向Ｙに対する走査を高速で、かつ高精度に
行うことができる。

【００４１】図５は、本発明の実施の他の形態である飛
しょう体誘導装置２１ａの大略的な構成を示す図であ
る。図５において、図１〜図４の飛しょう体誘導装置２
１と対応および類似する部分には、同一の参照符号を付
す。本発明の実施のこの形態の飛しょう体誘導装置２１
ａにおいて特徴とする点は、上述の発明の実施の形態の
飛しょう体誘導装置２１では、ヨー方向Ｙの走査にポリ
ゴンミラー２３が用いられていたのが、ポリゴンミラー
２３に代わってガルバノミラー２３ａが用いられている
点である。ガルバノミラー２３ａは矢印Ｄ方向に揺動駆
動され、撮像素子２６が撮像すべき視野角をヨー方向Ｙ
に走査する。

【００４２】したがって、本発明の実施のこの形態の飛
しょう体誘導装置２１ａでは、ヨー方向Ｙの走査にガル
バノミラー２３ａが用いられているので、フレームメモ
リ６６で行っていた視野中心方向の変更も、ガルバノミ
ラー２３ａで行うことができ、より狭い撮像範囲で同様
の効果が得られる。

【００４３】なお、上述の発明の実施の各形態では、ヨ
ー方向Ｙの走査を行うポリゴンミラー２３またはガルバ
ノミラー２３ａが、ピッチ方向Ｐの走査を行うガルバノ
ミラー２４の前段、すなわち対物レンズ系２２側に備え
られているが、ガルバノミラー２４がポリゴンミラー２
３またはガルバノミラー２３ａの前段に設けられてもよ
い。

【００４４】また、上述の発明の実施の各形態では、撮
像素子２６に赤外線を受光してフレーム画像２９を出力
する撮像素子を用いたが、赤外線に限らず、可視光や紫
外線を受光してフレーム画像２９を出力する撮像素子を
用いてもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ジンバル
を用いることなく、撮像素子が直接飛しょう体に固定さ
れるので、空間安定装置の耐衝撃性および耐振動性を向
上することができる。その結果、衝撃や振動に影響され
ることなく、正確な空間安定化が行われた画像を得るこ
とができる。

【００４６】また本発明によれば、ピッチ方向の角度の
ずれを補正して、ピッチ方向に関する追尾信号が正しい
ＬＯＳレートの値を示すようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である飛しょう体誘導装
置２１の大略的な構成を示す図である。

【図２】飛しょう体誘導装置２１におけるピッチ方向Ｐ
の空間安定化に係わる部分の電気的構成を示すブロック
図である。

【図３】飛しょう体誘導装置２１におけるヨー方向Ｙの
空間安定化に係わる部分の電気的構成を示すブロック図
である。

【図４】ウインドウ画像３０を示す図である。

【図５】本発明の実施の他の形態である飛しょう体誘導
装置２１ａの大略的な構成を示す図である。

【図６】従来の空間安定装置７の構成を示す図である。

【図７】他の従来の空間安定装置１５の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

２１，２１ａ飛しょう体誘導装置２３ポリゴンミラー２３ａ，２４ガルバノミラー２６撮像素子２９フレーム画像３０ウインドウ画像３１目標物３２追尾ウインドウ５３画像処理回路６６フレームメモリ７１撮像部７２空間安定化部７３追尾演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０１Ｓ 3/785 Ｇ０１Ｓ 3/785 7/03 7/03 ＪＧ０５Ｄ 1/12 Ｇ０５Ｄ 1/12 Ｇ (72)発明者西田芳彦岐阜県各務原市川崎町１番地川崎重工業株式会社岐阜工場内 (72)発明者武藤栄一郎岐阜県各務原市川崎町１番地川崎重工業株式会社岐阜工場内 (72)発明者渡辺隆弘岐阜県各務原市川崎町１番地川崎重工業株式会社岐阜工場内 (72)発明者岡崎正岐阜県各務原市川崎町１番地川崎重工業株式会社岐阜工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F42B 15/01 F41G 7/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】飛しょう体に備えられ、飛しょう体の揺
動変位に影響されないで、所定の視野角内の撮影すべき
目標物が含まれる所定領域の画像を得る空間安定装置に
おいて、前記視野角をヨー方向に走査する第１走査ミラーと、前記視野角をピッチ方向に走査する第２走査ミラーと、飛しょう体に固定され、第１および第２走査ミラーを介
して前記目標物を撮像し、フレーム画像を出力する撮像
素子と、撮像素子から与えられるフレーム画像から前記所定領域
の画像を取出し、飛しょう体のヨー方向とピッチ方向と
の揺動変位をレートセンサによって検出し、第２走査ミ
ラーが走査する範囲を飛しょう体のピッチ方向の揺動変
位量に対応して変化させるとともに、フレーム画像から
所定領域の画像を取出す位置を飛しょう体のヨー方向の
揺動変位量に対応して変化させる画像処理回路とを備え
ることを特徴とする空間安定装置。
【請求項２】前記第２走査ミラーの走査角度を検出す
る角度センサと、角度センサによって検出される走査角度と、第２走査ミ
ラーを走査させる駆動信号の表す走査角度とに応答し、
走査角度の差を表す補正信号を導出する減算回路と、前記画像処理回路から導出されるピッチ方向の揺動変位
量を、減算回路からの補正信号によって差引いて補正す
る補正回路とを含むことを特徴とする請求項１記載の空
間安定装置。