JPH054216U - 空間安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動体に搭載された撮像装置を空間安定化す
る場合、ジンバル回転部の機械共振等の影響でループゲ
インが上げられず、高い空間安定化精度が得られない。
その結果、移動体が動揺したとき、画像がぶれてしま
う。そこで空間安定化精度の向上を図り、高解像度な画
像を得ることを目的とする。 【構成】 モータによる回転軸に別のアクチュエータに
よる回転軸を設け、それに従来の空間安定化誤差を位置
指令として加え協調制御させる。 【効果】 移動体の動揺が加わっても、従来より高精度
な空間安定化が実現できるので、高解像度な画像が得ら
れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、移動体搭載用撮像装置の空間安定化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は従来の空間安定化装置の構成図である。図において、１は移動体に取付 けられたモータ、２はモータ１により移動体に対して相対的に回転するジンバル 回転部、３はジンバル回転部２に固定された第１のミラー部、４は第１のミラー 部３に入力される入射光、５は第１のミラー部３で反射された入射光４の反射光 、６はジンバル回転部と機械的に結合され反射光５の慣性空間における角速度を 検出するジャイロ部、７はジャイロ部６の検出した角速度、８は角速度指令、９ は角速度７と角速度指令８の差分を増幅する誤差演算器、１０は誤差演算器９の 出力信号と角速度７からモータ１のトルク指令を演算する第１の増幅器、１１は 反射光５を反射させる第２のミラー部、１２は第２のミラー部で反射された反射 光から画像を撮像する撮像装置である。

【０００３】 次に動作について説明する。誤差演算器９は、角速度７と角速度指令８との差 がなくなるまで第１の増幅器１０に信号を供給する。さらに第１の増幅器１０に おいて、角速度７と誤差演算器９の出力信号との差が無くなるまでモータ１にト ルク指令を供給する。モータ１が回転することでジンバル回転部１に固定された 第１のミラー部３も回転する。従って、移動体に動揺が加わっても撮像装置１２ に入力される入射光４の反射光５を空間安定化することができる。

【０００４】 次に、従来の空間安定化装置における空間安定化誤差について説明する。図３ は図２を伝達関数によって表現したブロック図である。図中、７〜１０は図２と 同一である。また、図中の記号Θはジャイロ部６によって検出された反射光５の 慣性空間における角速度、θεは誤差演算器９の出力信号に相当する第１のミラ ー部３の空間安定化誤差、ωＩは積分ループゲイン、ωｒは角速度ループゲイン 、Ｊはジンバル回転部２のイナーシャ、Ｓはラプラス演算子をそれぞれ表わす。

【０００５】 図３において、等価ブロック変換を行いΘ→θεなる伝達関数Ｇｍ（Ｓ）を求 めると、

【０００６】

【数１】

【０００７】 となる。数１より、空間安定化誤差θεは、ループゲインωＩ、ωｒを大きく すれば小さくできることがわかる。しかしながら実際には、機械共振の影響等の 制約条件が存在するのでωＩ、ωｒをむやみに大きくすることは系の安定性を損 うことになるので不可能である。つまり、θεは機械系すなわちジンバル回転部 ２により一義的に決まってしまう。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

従来の空間安定化装置は、以上の理由によりループゲインωＩ、ωｒを大きく することができないため、所望する空間安定化精度が得られず、その結果、高解 像度な画像が得られないという問題点があった。

【０００９】 この考案は上記のような課題を解決するためになされたもので、高精度な空間 安定化装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

この考案にかかわる空間安定化装置は、従来のモータによる回転軸にアクチュ エータによる回転軸を加え協調制御させようとしたものである。

【００１１】

【作用】

この考案による空間安定化装置は、モータとは別のアクチュエータによる回転 軸に従来の空間安定化誤差を位置指令として加えて制御するので、ジンバル回転 部の機械系に左右されない高精度な空間安定化装置が容易に提供できる。

【００１２】

【実施例】

実施例１． 図１はこの考案の一実施例を示すものである。１，２及び４〜１２は図２と同 一である。１３はジンバル回転部２に取付けられ回転変位を生み出すアクチュエ ータ部、１４はアクチュエータ部１３によりジンバル回転部２に対して相対的に 回転し入射光４を反射して反射光５をミラー部１１に提供する第３のミラー部、 １５はジンバル回転部２に対して第３のミラー部１４の回転変位を検出する角度 検出器、１６は角度検出器１５の出力する角度、１７は誤差演算器９の出力信号 と角度１６の差分を増幅しアクチュエータ部１３のトルク指令を出力する第２の 増幅器である。

【００１３】 図４は図１を伝達関数によって表現したブロック図である。図中、７〜１０及 び１７は図１と同一である。図中の記号Θ、θε、ωＩ、ωｒ、Ｊ及びＳは図３ と同一であり、χは角度検出器１５の検出する角度、ωＰは第２の増幅器１７の 角度ループゲイン、τはアクチュエータ部１３及び第３のミラー部１４の総合時 定数、χεは第２の増幅器１７の差分信号を表わす。

【００１４】 図４において、Θ→θεなる伝達関数は図３と同一であるので数１で表わされ る。また、等価ブロック変換を行いθε→χなる伝達関数を求めると、

【００１５】

【数２】

【００１６】 のようになる。ところで、χεは、

【００１７】

【数３】

【００１８】 であるので、数２を数３に代入して、

【００１９】

【数４】

【００２０】 を得る。従って、Θ→χεなる伝達関数Ｇ（Ｓ）は、

【００２１】

【数５】

【００２２】 のようになる。数５に数１、数４を代入して

【００２３】

【数６】

【００２４】 を得る。ここにおいて、数３、数６からわかる通り、χεは本考案による空間 安定化精度を示しており、またこれは、τ、ωＰの大きさによらず定常的に、従 来の空間安定化精度θεより１／（ωＰ＋１）倍優れていることは明らかである 。

【００２５】

【考案の効果】

以上の説明により、この考案では従来のモータによる回転軸に別のアクチュエ ータによる回転軸を加えて協調制御するように構成したので、ジンバル回転部の 機械系に左右されず空間安定化精度の向上が図られ、その結果、移動体に動揺が 加わっても、高解像度な画像が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例１を示す空間安定化装置の構
成図である。

【図２】従来の空間安定化装置の構成図である。

【図３】従来の空間安定化装置のブロック図である。

【図４】この考案の空間安定化装置のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ モータ ２ ジンバル回転部 ３ 第１のミラー部 ４ 入射光 ５ 反射光 ６ ジャイロ部 ７ 角速度 ８ 角速度指令 ９ 誤差演算器 １０ 第１の増幅器 １１ 第２のミラー部 １２ 撮像装置 １３ アクチュエータ部 １４ 第３のミラー部 １５ 角度検出器 １６ 角度 １７ 第２の増幅器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｚ 9187−5Ｃ

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 移動体に取付けられたモータと、上記モ
   ータにより移動体に対して相対的に回転するジンバル回
   転部と、上記ジンバル回転部に取付けられ回転変位を生
   み出すアクチュエータ部と、上記アクチュエータ部によ
   り上記ジンバル回転部に対して相対的に回転する第３の
   ミラー部と、上記ジンバル回転部に対して上記第３のミ
   ラー部の回転変位を検出する角度検出器と、上記ジンバ
   ル回転部と機械的に結合され上記第３のミラー部に入力
   される光軸の慣性空間における角速度を検出するジャイ
   ロ部と、角速度指令と上記ジャイロ部の検出する角速度
   の差分を増幅する誤差演算器と、上記誤差演算器の出力
   信号と上記ジャイロ部の検出する角速度から上記モータ
   のトルク指令を演算する第１の増幅器と、上記誤差演算
   器の出力信号と上記角度検出器の角度から上記アクチュ
   エータ部のトルク指令を演算する第２の増幅器と、上記
   第３のミラー部で反射された光束を反射させる第２のミ
   ラー部と、上記第２のミラー部で反射された光束から画
   像を撮像する撮像装置とを備えた空間安定化装置。