JPH0667731A - 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。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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、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に取付けられた第
１のミラー部、４は左右反転した画像をもとの画像にも
どすために光束を反射させる第２のミラー部、５は第２
のミラー部４に入力される入射光、６は第１のミラー部
３の反射光、７はジンバル回転２と機械的に結合され反
射光６の慣性空間における角速度を検出するジャイロ
部、８はジャイロ部７の検出した角速度、９は角速度指
令、１０は角速度８と角速度指令９の差分を増幅する誤
差演算器、１１は誤差演算器１０の出力信号と角速度８
からモータ１のトルク指令を演算する第１の増幅器、１
２は第１のミラー部で反射された反射光６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１
０は、角速度８と角速度指令９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、角速度８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に入力される反射光６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、８〜１１は図
２と同一である。また、図中の記号Θはジャイロ部７に
よって検出された反射光６の慣性空間における角速度、
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、ωＩは積分ループゲイン、ω
ｒ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】

【発明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】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、高い精度を有する空間安定化装置
を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明にかかわる空間
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】この発明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はこの発明の一実施例を示すものであ
る。１〜１２は図２と同一である。１３は第２のミラー
部４の回転変位を検出する角度検出器、１４は角度検出
器１３の出力する角度、１５は誤差演算器１０の出力信
号と角度１４の差分を増幅しトルク指令を出力する第２
の増幅器、１６は第２の増幅器１５のトルク指令により
第２のミラー部４に対して回転変位を生み出すアクチュ
エータ部である。

【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、８〜１１及び１５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１３の検出する角
度、ωＰは第２の増幅器１５の角度ループゲイン、τは
第２のミラー部４及びアクチュエータ部１６の総合時定
数、χεは第２の増幅器１５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は本発明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】

【発明の効果】以上の説明により、この発明では従来の
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】この発明の実施例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】この発明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 第２のミラー部 ５ 入射光 ６ 反射光 ７ ジャイロ部 ８ 角速度 ９ 角速度指令 １０ 誤差演算器 １１ 第１の増幅器 １２ 撮像装置 １３ 角度検出器 １４ 角度 １５ 第２の増幅器 １６ アクチュエータ部

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０３Ｂ 17/00 Ｚ Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｑ 9179−3Ｈ Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｚ // Ｈ０４Ｎ 5/222 Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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た第１のミラ
   ー部と、上記第１のミラー部に光束を反射させる第２の
   ミラー部と、上記第１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、上記第２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１のミラー部に反射する光軸の慣
   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トルク指令を演算する第２の
   増幅器と、上記第２の増幅器のトルク指令により回転変
   位を生み出し上記第２のミラー部を回転させるアクチュ
   エータ部とを備えた空間安定化装置。