JPH054217U - 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。本考案は、この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は移動体に対するジンバル回転部２の回転変位を検出する第１の角度検出器 、７は第１の角度検出器６の検出する角度、８は移動体の慣性空間における角度 誤差を検出するジャイロ部、９はジャイロ部８の検出した角度誤差、１０は角度 ７と角度誤差９の差分を増幅する誤差演算器、１１は誤差演算器１０の出力信号 と角度７からモータ１のトルク指令を演算する第１の増幅器、１２は反射光５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１０は、角度誤差９と角度７との差が なくなるまで第１の増幅器１１に信号を供給する。さらに第１の増幅器１１にお いて、角度７の微分値と誤差演算器１０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２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及び９〜１１は 図２と同一である。また、図中の記号Θはジャイロ部８によって検出された移動 体の慣性空間における角度誤差９、θεは誤差演算器１０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、ωｐは角度ループゲイン、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ωｐ、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ωｐ、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ωｐ、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新たなア 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】

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を反射して反射光を第３のミラー部１８に提供する第２のミラー 部、１５はジンバル回転部２に対して第２のミラー部１４の回転変位を検出する 第２の角度検出器、１６は第２の角度検出器の出力する角度、１７は誤差演算器 １０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、１８は第２のミラー部１４の反射光５を撮像装置１２に 提供する第３のミラー部である。

【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、９〜１ １、１６及び１７は図１と同一である。図中の記号Θ、θε、ωｐ、ωｒ、Ｊ及 びＳは図３と同一であり、χは第２の角度検出器１５の検出する角度、ωｋ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２のミラ ー部の総合時定数、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、ωｋ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／（ωｋ＋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 第１の角度検出器 ７ 角度 ８ ジャイロ部 ９ 角度誤差 １０ 誤差演算器 １１ 第１の増幅器 １２ 撮像装置 １３ アクチュエータ部 １４ 第２のミラー部 １５ 第２の角度検出器 １６ 角度 １７ 第２の増幅器 １８ 第３のミラー部

───────────────────────────────────────────────────── 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 7/18 Ｇ 8626−5Ｃ

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２の
   ミラー部と、上記移動体に対して上記ジンバル回転部の
   回転変位を検出する第１の角度検出器と、上記ジンバル
   回転部に対して上記第２のミラー部の回転変位を検出す
   る第２の角度検出器と、上記移動体の慣性空間における
   角度誤差を検出するジャイロ部と、上記第１の角度検出
   器の角度とジャイロ部の検出する角度誤差の差分を増幅
   する誤差演算器と、上記誤差演算器の出力信号と上記第
   １の角度検出器の検出する角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
   信号と上記第２の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
   ２のミラー部で反射された画像を反射させる第３のミラ
   ー部と、第３のミラー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。