JP3084644B2 - ３軸画像姿勢修正装置 - Google Patents
３軸画像姿勢修正装置Info
- Publication number
- JP3084644B2 JP3084644B2 JP04203612A JP20361292A JP3084644B2 JP 3084644 B2 JP3084644 B2 JP 3084644B2 JP 04203612 A JP04203612 A JP 04203612A JP 20361292 A JP20361292 A JP 20361292A JP 3084644 B2 JP3084644 B2 JP 3084644B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- prism
- image
- moving body
- reflecting mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機、艦船、車両等
の移動体の３軸動揺によって画像が上下・左右・回転す
ることを回避するための３軸画像姿勢修正装置に関す
る。
の移動体の３軸動揺によって画像が上下・左右・回転す
ることを回避するための３軸画像姿勢修正装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の３軸画像姿勢修正装置の一例を図
８に示す。同図において、８１は、電子光学装置であ
り、この電子光学装置８１は、それが搭載される移動体
（図示せず）に対して、直交する３つの軸の周り（すな
わち、ローリング軸周り、ピッチング軸周り、及びヨー
イング軸周り）をそれぞれ独立して回動し得るように機
械的な支持構造８３によって支持されている。
８に示す。同図において、８１は、電子光学装置であ
り、この電子光学装置８１は、それが搭載される移動体
（図示せず）に対して、直交する３つの軸の周り（すな
わち、ローリング軸周り、ピッチング軸周り、及びヨー
イング軸周り）をそれぞれ独立して回動し得るように機
械的な支持構造８３によって支持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、電子光学装
置８１全体を３軸駆動する上記従来構造にあっては、そ
の慣性モーメントが大きいために、装置全体の大型化・
堅牢化が避けられず、また、駆動エネルギー的に無理・
無駄があり、更には、高度な姿勢制御を構築し難いとい
った不都合がある。
置８１全体を３軸駆動する上記従来構造にあっては、そ
の慣性モーメントが大きいために、装置全体の大型化・
堅牢化が避けられず、また、駆動エネルギー的に無理・
無駄があり、更には、高度な姿勢制御を構築し難いとい
った不都合がある。
【０００４】そこで、本発明においては、装置全体を駆
動するような上記従来の機械的構成を捨象し、新たな観
点から問題の解決を図り、合理的・動作経済的であり、
且つ高精度な姿勢制御を可能ならしめる３軸画像姿勢修
正装置を提供することをその課題とする。
動するような上記従来の機械的構成を捨象し、新たな観
点から問題の解決を図り、合理的・動作経済的であり、
且つ高精度な姿勢制御を可能ならしめる３軸画像姿勢修
正装置を提供することをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る３軸画像姿勢修正装置は、その基本原理
を説明する図１及び図２に示したように、図示しない移
動体に載置されるべき本体フレーム１１に取着された所
定光学系１３と、プリズム駆動手段によって回動駆動さ
れる像回転プリズム１５と、反射鏡駆動手段によって直
交する２軸周りに回動駆動される反射鏡１７と、結像光
学系１９と、光検出器２０、とをこの順序で有すること
を構成上の特徴とする。
に本発明に係る３軸画像姿勢修正装置は、その基本原理
を説明する図１及び図２に示したように、図示しない移
動体に載置されるべき本体フレーム１１に取着された所
定光学系１３と、プリズム駆動手段によって回動駆動さ
れる像回転プリズム１５と、反射鏡駆動手段によって直
交する２軸周りに回動駆動される反射鏡１７と、結像光
学系１９と、光検出器２０、とをこの順序で有すること
を構成上の特徴とする。
【０００６】
【作用】例えば、本体フレーム１１（移動体）が地球水
平に対してθR 回転したような場合、像回転プリズム１
５を所定角度だけ回転させることによって、透過後の像
の傾きが変化しないようにすることができる。すなわ
ち、本発明の要部を成す像回転プリズム１５は、図３に
示したように、それを透過する前の像が所定第１の角度
（θR ）だけ回転した際に、それを所定第２の角度（θ
R / 2 ）だけ回転させることによって、透過後の像の傾
きが変化しないようにすることができるプリズムであ
る。尚、その最も簡単なプリズムの例としては、図示し
たような梯型プリズム（Doveプリズム）がある。
平に対してθR 回転したような場合、像回転プリズム１
５を所定角度だけ回転させることによって、透過後の像
の傾きが変化しないようにすることができる。すなわ
ち、本発明の要部を成す像回転プリズム１５は、図３に
示したように、それを透過する前の像が所定第１の角度
（θR ）だけ回転した際に、それを所定第２の角度（θ
R / 2 ）だけ回転させることによって、透過後の像の傾
きが変化しないようにすることができるプリズムであ
る。尚、その最も簡単なプリズムの例としては、図示し
たような梯型プリズム（Doveプリズム）がある。
【０００７】また、本体フレーム１１（移動体）が地球
水平に対してθP 傾斜し、反射鏡１７に入射する光軸が
θP ' 傾斜したような場合、図４に示したように、反射
鏡１７をθP / 2 だけ回転させることによって、反射す
る光軸の傾きが変化しないようにすることができる。あ
るいは、本体フレーム１１（移動体）が基準光軸に対し
てθY 傾斜し、反射鏡１７に入射する光軸がθY ' 傾斜
したような場合、図５に示したように、反射鏡１７をθ
Y / 2 だけ回転させることによって、反射する光軸の傾
きが変化しないようにすることができる。
水平に対してθP 傾斜し、反射鏡１７に入射する光軸が
θP ' 傾斜したような場合、図４に示したように、反射
鏡１７をθP / 2 だけ回転させることによって、反射す
る光軸の傾きが変化しないようにすることができる。あ
るいは、本体フレーム１１（移動体）が基準光軸に対し
てθY 傾斜し、反射鏡１７に入射する光軸がθY ' 傾斜
したような場合、図５に示したように、反射鏡１７をθ
Y / 2 だけ回転させることによって、反射する光軸の傾
きが変化しないようにすることができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
するが、上記基本原理図を用いた部品・部分と共通する
（共通し得る）ものについては、同一参照番号を付し、
重複する説明はこれを省略する。図６及び７は、本発明
に係る３軸画像姿勢修正装置の一実施例を示す図であ
る。
するが、上記基本原理図を用いた部品・部分と共通する
（共通し得る）ものについては、同一参照番号を付し、
重複する説明はこれを省略する。図６及び７は、本発明
に係る３軸画像姿勢修正装置の一実施例を示す図であ
る。
【０００９】これらの図を参照すると、図示しない移動
体に固定される本体フレーム１１の一方側（左側）に
は、光学系１３が配設され、その下流側には、本体フレ
ーム１１に固設されたプリズムホルダ３４によって回動
自在に支持された角錐台状の梯型プリズム１５（像回転
プリズムの一種）が配設されている。梯型プリズム１５
の前後両側には、梯型プリズム１５を双方向に回転駆動
する円筒状のトルクモータ３５、及び、梯型プリズム１
５の回転角度位置を検出する円筒状の角度検出器３６が
配設されている。
体に固定される本体フレーム１１の一方側（左側）に
は、光学系１３が配設され、その下流側には、本体フレ
ーム１１に固設されたプリズムホルダ３４によって回動
自在に支持された角錐台状の梯型プリズム１５（像回転
プリズムの一種）が配設されている。梯型プリズム１５
の前後両側には、梯型プリズム１５を双方向に回転駆動
する円筒状のトルクモータ３５、及び、梯型プリズム１
５の回転角度位置を検出する円筒状の角度検出器３６が
配設されている。
【００１０】この梯型プリズム１５の下流側には、直交
する２軸の周りを回転駆動され得る反射鏡１７が斜めに
配設されている。すなわち、反射鏡１７は、図７に詳細
に示したように、その回転角を検出するＹ軸角度検出器
４２を具えたＹ軸回転トルクモータ４３により、一対の
歯車４４を介して、Ｙ軸（ヨーイング軸）周りを回転駆
動され得ると共に、その回転角を検出するＸ軸角度検出
器４７を具えたＸ軸回転トルクモータ４８により、別の
一対の歯車４９を介して、Ｙ軸回転トルクモータ４３等
と一体的に、Ｘ軸（ピッチング側）周りを回転駆動され
得るように構成されている。
する２軸の周りを回転駆動され得る反射鏡１７が斜めに
配設されている。すなわち、反射鏡１７は、図７に詳細
に示したように、その回転角を検出するＹ軸角度検出器
４２を具えたＹ軸回転トルクモータ４３により、一対の
歯車４４を介して、Ｙ軸（ヨーイング軸）周りを回転駆
動され得ると共に、その回転角を検出するＸ軸角度検出
器４７を具えたＸ軸回転トルクモータ４８により、別の
一対の歯車４９を介して、Ｙ軸回転トルクモータ４３等
と一体的に、Ｘ軸（ピッチング側）周りを回転駆動され
得るように構成されている。
【００１１】この反射鏡１７の下側には、結像レンズ１
９が配設され、更にその下側には、検知素子（赤外線検
知素子や可視検知素子等）２０が配設されている。尚、
図６において、６１は、テレビ画像生成電子回路、６３
は、移動体ローリング時の角速度を検出する１軸ガスレ
ートセンサ等の角速度検出器、６５は、移動体ピッチン
グ及びヨーイング時の角速度を検出する２軸ガスレート
センサ等の角速度検出器、６７は、各軸のガスレートセ
ンサ等の角速度検出器６３，６５の角速度を回転角に換
算する積分電子回路である。
９が配設され、更にその下側には、検知素子（赤外線検
知素子や可視検知素子等）２０が配設されている。尚、
図６において、６１は、テレビ画像生成電子回路、６３
は、移動体ローリング時の角速度を検出する１軸ガスレ
ートセンサ等の角速度検出器、６５は、移動体ピッチン
グ及びヨーイング時の角速度を検出する２軸ガスレート
センサ等の角速度検出器、６７は、各軸のガスレートセ
ンサ等の角速度検出器６３，６５の角速度を回転角に換
算する積分電子回路である。
【００１２】このような構成を有する本実施例において
は、図示しない移動体の姿勢角（ローリング角、ピッチ
ング角、及びヨーイング角）に応じて、各姿勢角を相殺
するように梯型プリズム１５及び反射鏡１７を回動駆動
することで、検知素子（光検出器）２０上に集光される
物体像の姿勢を常に一定にすることができる。すなわ
ち、移動体の３軸角速度を演算処理して、移動体の姿勢
角（ローリング角θR 、ピッチング角θP 、及びヨーイ
ング角θY ）を求め、これらの姿勢角を基準に、移動体
のローリングに関しては、梯型プリズム１５をθR / 2
回転させ、移動体のピッチングに関しては、反射鏡１７
をＸ軸周りにθP / 2 回転させ、移動体のヨーイングに
関しては、反射鏡１７をＹ軸周りにθY / 2 回転させ
る。尚、このとき、各々の回転方向は、地球水平に対し
て移動体の各々の傾斜角を相殺する方向とする。
は、図示しない移動体の姿勢角（ローリング角、ピッチ
ング角、及びヨーイング角）に応じて、各姿勢角を相殺
するように梯型プリズム１５及び反射鏡１７を回動駆動
することで、検知素子（光検出器）２０上に集光される
物体像の姿勢を常に一定にすることができる。すなわ
ち、移動体の３軸角速度を演算処理して、移動体の姿勢
角（ローリング角θR 、ピッチング角θP 、及びヨーイ
ング角θY ）を求め、これらの姿勢角を基準に、移動体
のローリングに関しては、梯型プリズム１５をθR / 2
回転させ、移動体のピッチングに関しては、反射鏡１７
をＸ軸周りにθP / 2 回転させ、移動体のヨーイングに
関しては、反射鏡１７をＹ軸周りにθY / 2 回転させ
る。尚、このとき、各々の回転方向は、地球水平に対し
て移動体の各々の傾斜角を相殺する方向とする。
【００１３】これにより、移動体の３軸動揺に影響され
ずに、モニター画面（図示せず）に目標物体の画像を安
定的に映し出す（消失させない）ことができる。以上の
ように本実施例構造においては、光路中に配置した小型
軽量の光学部品（梯型プリズム１５及び反射鏡１７）の
回動制御のみで、容易・迅速な、そして的確な画像修正
を行うことができ、極めて合理的・経済的である。可動
部分の慣性モーメント（負荷）を小さくすることがで
き、装置全体の小型化や応答性の優れた高精度な制御
（性能向上）が可能となる。
ずに、モニター画面（図示せず）に目標物体の画像を安
定的に映し出す（消失させない）ことができる。以上の
ように本実施例構造においては、光路中に配置した小型
軽量の光学部品（梯型プリズム１５及び反射鏡１７）の
回動制御のみで、容易・迅速な、そして的確な画像修正
を行うことができ、極めて合理的・経済的である。可動
部分の慣性モーメント（負荷）を小さくすることがで
き、装置全体の小型化や応答性の優れた高精度な制御
（性能向上）が可能となる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の不都合を伴うことなく、小型・軽量にコンパクトに
装置構成でき、合理的・作動経済的な３軸画像姿勢修正
装置を実現することができる。
来の不都合を伴うことなく、小型・軽量にコンパクトに
装置構成でき、合理的・作動経済的な３軸画像姿勢修正
装置を実現することができる。
【図１】図１は、本発明に係る３軸画像姿勢修正装置の
基本原理を側面的に示した図である。
基本原理を側面的に示した図である。
【図２】図２は、本発明に係る３軸画像姿勢修正装置の
基本原理を斜視的に示した図である。
基本原理を斜視的に示した図である。
【図３】図３は、像回転プリズムの斜視図である。
【図４】図４は、ピッチング軸周りの反射鏡回転時の作
用を説明する図である。
用を説明する図である。
【図５】図５は、ヨーイング軸周りの反射鏡回転時の作
用を説明する図である。
用を説明する図である。
【図６】図６は、本発明に係る３軸画像姿勢修正装置の
一実施例の断面側面図である。
一実施例の断面側面図である。
【図７】図７は、図６のVI−VI線に沿い矢印方向から見
た図である。
た図である。
【図８】図８は、従来の３軸画像姿勢修正装置の一例の
斜視図である。
斜視図である。
１１…本体フレーム １３…所定光学系 １５…像回転プリズム １７…反射鏡 １９…結像光学系 ２０…光検出器
Claims (1)
- 【請求項１】 移動体に載置されるべき本体フレーム
（１１）に取着された所定光学系（１３）と、プリズム
駆動手段によって回動駆動される像回転プリズム（１
５）と、反射鏡駆動手段によって直交する２軸周りに回
動駆動される反射鏡（１７）と、結像光学系（１９）
と、光検出器（２０）、とをこの順序で有することを特
徴とする３軸画像姿勢修正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04203612A JP3084644B2 (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | ３軸画像姿勢修正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04203612A JP3084644B2 (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | ３軸画像姿勢修正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06201961A JPH06201961A (ja) | 1994-07-22 |
| JP3084644B2 true JP3084644B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=16476930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04203612A Expired - Lifetime JP3084644B2 (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | ３軸画像姿勢修正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3084644B2 (ja) |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP04203612A patent/JP3084644B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06201961A (ja) | 1994-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000516 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080707 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707 Year of fee payment: 9 |
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