JPH08265612A

JPH08265612A - 振動軽減装置

Info

Publication number: JPH08265612A
Application number: JP7091416A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko Kuroda; 英彦黒田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1996-10-11
Anticipated expiration: 2015-02-28
Also published as: JP3013741B2

Abstract

(57)【要約】【目的】宇宙空間にて撮像素子の位置ずれ、振動等によ
る観測方向の誤差を補正し、高度な制御演算を不要に
し、制御系の停止時にも撮像素子を保持し、振動を緩和
する装置の提供。【構成】撮像素子を固定した素子ベースを弾性部材を用
い全自由度に運動可能にフレームから支持し、バネと同
軸または別個の位置に６個以上の電磁アクチュエータを
設けて素子ベースとフレームを接続し、アクチュエータ
は、各軸の干渉が少ない配置とし、例えば直交座標系の
ＸＹＺ３軸に各２個平行に配置し、平行な２個を差動さ
せて各軸回りの回転が得られるように配置する。アクチ
ュエータには磁界を横切る可動導体を設けダンパを構成
するか、導体を固定し磁界を可動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、振動軽減装置に関し、
特に人工衛星等の宇宙航行体に搭載して使用する光学的
撮像装置の構成要素である撮像素子の位置を制御する撮
像素子位置調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】宇宙搭載用の光学センサでは、衛星の振
動が画像に与える悪影響の問題等の他、撮像素子は固定
されており、撮像素子の位置を宇宙空間にて調整するこ
とは行われていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】撮像素子を固定した場
合、撮像素子の画角、視野の調整が不可能であること、
また地上から撮像素子のアライメント誤差が補正できな
いことに加え、振動等の打ち上げ時に光学系に付加され
る機械環境や宇宙空間での温度条件に起因する微少なず
れを補正するとができず、データ取得後の地上での画像
補正等のソフト的な処置に頼らざるを得なかった。

【０００４】宇宙空間にて撮像素子の位置ずれ、振動等
による観測方向の誤差を補正するよう構成された撮像素
子の位置調整調整装置として、例えば特開平６−１９５
５０号公報（特願平４−１７５１０４号）には、図３に
示すように、ボイスコイル型リニアモータによって撮像
素子位置を制御する焦点位置調整機構が提案されてい
る。図３を参照して、撮像素子15を固定する撮像素子取
付部材11には磁性材を用い、外枠12に配した複数個の電
磁石13、14により吸引して撮像素子15の位置調整を行な
い、外枠12と撮像素子取付部材11の間をコイルバネ16に
より接続し、電磁石13、14に吸引力が働かないときには
コイルバネ16により撮像素子取付部材11を支持し、撮像
素子取付部材11と外枠12との接触面に互いにはまり合う
凹凸を設け、撮像素子取付部材11を固定させるときに
は、電磁石13、14の吸引力により撮像素子取付部材11を
外枠12に接触させて固定させるように構成される。振動
の抑制と位置の制御はボイスコイル型リニアモータから
なるアクチュエータのみによって行なっている。

【０００５】しかしながら、ボイスコイル型リニアモー
タによる撮像素子の制御では、完全に非接触のため、モ
ータの故障により撮像素子の位置が不定となるという問
題点があった。

【０００６】さらに、ボイスコイル型リニアモータ等に
よる撮像素子の制御では、アクチュエータの負担が大き
く、消費電力の増大及びアクチュエータの外形寸法が大
きくなる等の問題があった。また、制御をデジタル演算
器により行なっているが、宇宙空間という環境では、使
用できるデジタル演算器の性能に限りがあるため、高度
な演算が必要とされる制御を行なうことは困難である等
の問題がある。

【０００７】従って、本発明の目的は、上記問題点を解
消し、宇宙空間にて撮像素子の位置ずれ、振動等による
観測方向の誤差を補正し、高度な制御演算を不要にし、
制御系の停止時にも撮像素子を保持し、振動を緩和して
撮像素子の位置調整を行なう装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、撮像素子を固定した素子ベースを複数の
弾性部材を介してフレームに接続し、前記弾性部材の付
勢力に抗して前記素子ベースを前記フレームに対して移
動自在に駆動制御する複数のアクチュエータを備え、前
記複数のアクチュエータが相互の干渉を低減するように
配置されたことを特徴とする振動軽減装置を提供する。

【０００９】本発明においては、好ましくは、直交座標
系のＸ、Ｙ、Ｚ軸に対して平行に一対の前記アクチュエ
ータをそれぞれ配置し、前記一対のアクチュエータを差
動動作させて前記Ｘ、Ｙ、Ｚ軸回りに回転自在としたこ
とを特徴とする。さらに、本発明においては、好ましく
は、前記直交座標系のＸ、Ｙ、Ｚ軸に対して平行に一対
の前記弾性部材をそれぞれ備えたことを特徴とする。

【００１０】本発明においては、好ましくは、前記アク
チュエータが、前記素子ベースと前記フレームとの間に
前記弾性部材と同軸に又は所定の位置に配設されたこと
を特徴とする。あるいは、本発明においては、前記弾性
部材が取付けられた前記素子ベースの端面に対して反対
側の端面と前記フレームとの間に前記アクチュエータを
配設してもよい。

【００１１】また、本発明においては、好ましくは、ア
クチュエータにおいて可動磁界内に導体を固定したこと
を特徴とする。

【００１２】本発明においては、好ましくは、アクチュ
エータに磁界を横切る可動導体を設けダンパを構成した
ことを特徴とする。

【００１３】さらに、本発明においては、好ましくは、
素子ベースとフレーム間の変位を検出する変位センサを
アクチュエータと同軸もしくはその近傍に配置したこと
を特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明においては、撮像素子を固定した素子ベ
ースをバネ等の弾性体を用い、全自由度に運動自在にフ
レームにて支持し、外部からの高周波数の振動を撮像素
子に伝えないようにしてアクチュエータによらずに撮像
素子を保持する。

【００１５】また、本発明によれば、好ましくは、バネ
と同軸または別個の位置に６個以上の電磁リニアアクチ
ュエータを設け、素子ベースとフレームを接続し、静止
時の撮像素子の位置の補正を行なうとともに、低周波の
振動を抑制する力を発生させる。

【００１６】さらに、本発明によれば、電磁アクチュエ
ータは、各軸の干渉が少ない配置とし、例えば１例とし
て直交座標系のＸＹＺ３軸に各２個平行に配置し、平行
な２個を差動させて各軸回りの回転が得られるように配
置し、複数のアクチュエータの干渉を計算してキャンセ
ルするための多量の演算を不要とする。

【００１７】そして、本発明によれば、フレームに固定
された導体（カバー）内をアクチュエータを構成する可
動磁石が移動した際に、可動磁石による磁場が導体を横
切る構成としたことにより、可動磁石の移動変化に対す
るダンピング（減衰）作用を実現し、新たにダンパを設
けることなく振動を抑制させる。あるいは、アクチュエ
ータに磁界を横切る可動導体を設けることによっても、
同様にしてダンピング作用が得られる。

【００１８】また、本発明によれば、素子ベースとフレ
ーム間の変位を検出する変位センサについても各軸の干
渉が少ない配置とし、例えばアクチュエータと同軸もし
くはその近傍に変位センサを配置し、センサ位置とアク
チュエータ位置の相違による座標変換等の多量の演算を
不要とする。

【００１９】上記作用を有する本発明は、宇宙空間にて
撮像素子の位置ずれ、振動等による観測方向の誤差を補
正し、高度な制御演算を不要にし、制御系の停止時にも
撮像素子を保持し、振動を緩和する撮像素子位置調整装
置を提供する。

【００２０】

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る振動軽減装置
の構成を示す斜視図、図２は本実施例におけるアクチュ
エータ部の部分断面図を示している。

【００２１】図１を参照して、撮像素子１は素子取付部
材（「素子ベース」という）２の一端面に固定され、素
子ベース２の３つの端面とフレーム３の対向する面との
間にはＸＹＺ軸方向のそれぞれの位置を制御する一対の
電磁アクチュエータ５が計６個備えられている。

【００２２】図２を参照して、撮像素子１を固定した素
子ベース２は、弾性部材、好ましくはコイルバネ（つる
巻きバネ）４を介してフレーム３と接続され、外部から
の高周波数の振動を撮像素子１に伝えないように保持し
ている。

【００２３】コイルバネ４と同軸に可動磁石７とコイル
（電磁ソレノイド）８から成る可動磁石型の電磁リニア
アクチュエータ５を設け、フレーム３に対して素子ベー
ス２を駆動する。コイルバネ４の一端はフレーム３に取
付けられ、コイルバネ４の他端は素子ベース２に固定さ
れた可動磁石７に取付けられ、コイル８の通電制御によ
り可動磁石７はコイルバネ４の付勢力に抗してコイルバ
ネ４の長手軸方向に移動自在とされる。なお、電磁リニ
アアクチュエータ５は可動コイルと固定磁石から成る可
動コイル型の構成としてもよい。

【００２４】そして、本実施例においては、電磁リニア
アクチュエータ５により静止時の撮像素子１の位置の補
正を行なうとともに、変位センサ９により得られる素子
ベース２の変位情報に基づき低周波数の振動を抑制する
力を発生させる。

【００２５】また、本実施例においては、フレーム３に
固定されたアクチュエータカバー６内を可動磁石７が移
動した際に、可動磁石７による磁場が導体からなるアク
チュエータカバー６を横切る構成としたことにより、可
動磁石７の移動速度に対するダンピング（減衰）作用を
実現している。このため、新たにダンパを設けることな
く振動を抑制させる。なお、必要に応じて新たにオイル
ダンパ等を設けてもよい。

【００２６】電磁リニアアクチュエータ５は、各軸の干
渉が少ない配置とし、例えば図１に示すように、直交座
標系のＸＹＺ軸の各軸に平行に２個ずつ配置し、互いに
平行な２個（一対）の電磁リニアアクチュエータ５を差
動させて各軸回りの回転が得られるよう構成されてい
る。このような構成により、複数のアクチュエータの干
渉を計算してこれらの干渉を相殺するために要する多量
の演算を不要としている。

【００２７】素子ベース２とフレーム３間の変位を検出
する変位センサ９についても各軸の干渉が少ない配置と
し、電磁リニアアクチュエータ５の近傍にほぼ同軸に変
位センサ９を配置し、変位センサ９の位置と電磁リニア
アクチュエータ５の位置の相違による座標変換等の演算
を不要としている。

【００２８】本実施例では、電磁リニアアクチュエータ
５はコイルバネ４と同軸構成としたが、素子ベース２の
一端面とフレーム３とを接続するコイルバネ４が取付け
られた素子ベース２の反対側の端面側に電磁リニアアク
チュエータ５をコイルバネ４に対応して配置してもよ
い。

【００２９】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は上記態様にのみ限定されず、本発明の原
理に準ずる各種態様を含むことは勿論である。例えば、
上記実施例では、素子ベース２とフレーム３とを接続す
るコイルバネ４をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向において素子ベース
２の３つの端面にそれぞれ２つずつ（計６個）設けた構
成としたが、本発明はかかる構成に限定されるものでは
ない。また、素子ベース２とフレーム３とを接続する弾
性部材として好適にはコイルバネ４が用いられるが、こ
れら等価な機能を有する部材を含むことは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の利点は下
記記載の通りである。

【００３１】本発明によれば、撮像素子の位置を可変に
調整可能としたことにより、宇宙空間にて撮像素子の位
置ずれ、振動等による観測方向の誤差を補正することが
できる。

【００３２】本発明によれば、電磁アクチュエータは、
各軸の干渉が少ない配置とし、振動抑制制御において高
度な制御演算を不要にすることができる。

【００３３】そして、本発明によれば、制御系の停止時
にも撮像素子を保持し、振動を緩和することができる。
特に本発明において、弾性部材により高周波振動成分が
素子ベースに伝達されることを抑止され、また変位セン
サにから出力される素子ベースの変位情報に基づき電磁
アクチュエータにより低周波数の振動を抑制する力を発
生させることにより、素子ベースへの低周波振動の伝達
を抑止している。

【００３４】さらに、本発明によれば、アクチュエータ
には磁界を横切る可動導体を設け、もしくは、導体を固
定し磁界を可動させダンパを構成したことにより、新た
にダンパを設けることなく振動を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を説明する図である。

【図２】図１の部分断面図である。

【図３】ボイスコイル型リニアモータにより撮像素子位
置を制御する従来例を示す図である。

【符号の説明】

１撮像素子２素子ベース３フレーム４コイルバネ５電磁リニアアクチュエータ６アクチュエータカバー７可動磁石８コイル９変位センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子を固定した素子ベースを複数の弾
性部材を介してフレームに接続し、前記弾性部材の付勢力に抗して前記素子ベースを前記フ
レームに対して移動自在に駆動制御する複数のアクチュ
エータを備え、前記複数のアクチュエータが相互の干渉を低減するよう
に配置されたことを特徴とする振動軽減装置。
【請求項２】直交座標系のＸ、Ｙ、Ｚ軸に対して平行に
一対の前記アクチュエータをそれぞれ配置し、前記一対
のアクチュエータを差動動作させて前記Ｘ、Ｙ、Ｚ軸回
りに回転自在としたことを特徴とする請求項１記載の振
動軽減装置。
【請求項３】前記直交座標系のＸ、Ｙ、Ｚ軸に対して平
行に一対の前記弾性部材をそれぞれ備えたことを特徴と
する請求項１記載の振動軽減装置。
【請求項４】前記アクチュエータが、前記素子ベースと
前記フレームとの間に前記弾性部材と同軸に又は所定の
位置に配設されたことを特徴とする請求項１又は２記載
の振動軽減装置。
【請求項５】前記弾性部材が取付けられた前記素子ベー
スの端面に対して反対側の端面と前記フレームとの間に
前記アクチュエータが配設されたことを特徴とする請求
項１〜３のいずれか一に記載の振動軽減装置。
【請求項６】前記アクチュエータが、磁石と電磁コイル
から成る電磁リニアアクチュエータからなることを特徴
とする請求項１〜５のいずれか一に記載の振動軽減装
置。
【請求項７】前記アクチュエータにおいて可動磁界内に
導体を固定したことを特徴とする請求項６記載の振動軽
減装置。
【請求項８】前記アクチュエータに磁界を横切る可動導
体を設けダンパを構成したことを特徴とする請求項６記
載の振動軽減装置。
【請求項９】前記素子ベースと前記フレーム間の変位を
検出する変位センサをアクチュエータと同軸又はその近
傍に配置した請求項１〜５のいずれか一に記載の振動軽
減装置。