KR100498648B1 - 짐벌기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 짐벌기구에 관한 것으로, 짐벌은 장착면에 고정된 한쌍의 지지컬럼에 의해 Z축에 대해 회전가능하게 지지되고, 모터 및 각도검출기는 Y축에 대한 촬상부의 회전을 제어하기 위해 상기 짐벌상에 제공되며, 상기 장착면상에 형성된 코일유닛에 의해 상기 짐벌상에 장착된 자석이 Z축에 대해 상기 짐벌을 회전시키도록 구동되고, 상기 짐벌의 회전각도는 상기 짐벌에 고정된 센서헤드와 짐벌의 회전포커스에 따르는 아크형상으로 구부러진 로드간의 상대적인 위치관계에 의해 검출되는 것을 특징으로 한다.

Description

짐벌기구{GIMBAL MECHANISM}

관련출원의 상호참조

본 출원은 본 명세서에서 참조로 완전히 구체화된 2000년 9월 21자로 출원된 종래 일본특허출원 제2000-287496호에 기초한 것으로, 그로부터 우선권의 이익을 청구한다.

본 발명은 예를 들어 촬상장치를 목표방향으로 지향하기 위해 유도 비행체(guided flying object)의 기수(機首)에 제공되는 짐벌기구에 관한 것이다.

유도 비행체에서 사용되는 짐벌기구에서, 구동모터 및 각도검출기는 2개 축(X,Y축)에 대해 촬상장치를 구동하기 위해 Y 및 Z축 각각에 배치된다. 이러한 구조에서, 상기 구동모터 및 각도검출기는 촬상장치의 움직임에 대한 방해가 되고, 상기 촬상장치의 구경(aperture)은 그 범위로 제한된다. 현 상황에서, 촬상장치에 더 많은 양의 광이 입사될 수 없고, 상기 촬상장치의 성능을 개선하기가 어렵다. 특히, 상기한 구조의 짐벌기구가 상기 비행체의 기수에 장착되고 유도장치로서 이용되는 경우, 그 몸체크기 및 장착공간으로 인해 제한이 더해진다. 그 결과, 촬상장치의 구경의 증가, 목표포착성능의 개선을 기대하기 어렵다.

본 발명은 촬상부의 대구경화를 도모하여 목표포착성능의 향상을 가능하게 하는 짐벌기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 서로 직교하는 제 1 및 제 2 축(예를 들어, Y와 Z축)에 대해 지지체(예를 들어, 촬상부)를 회전시키기 위한 짐벌기구를 제공하고, 상기 짐벌기구는 상기 제 1 축에 대해 상기 지지체를 회전가능하게 지지하고, 적어도 고정된 위치에 있는 장착면에 대향하는 연장부를 갖는 지지프레임(예를 들어, 짐벌), 장착면에 고정되고, 상기 제 2 축에 대해 상기 지지프레임을 회전가능하게 지지하는 한쌍의 지지편(support piece)(예를 들어, 지지컬럼), 상기 제 1 축에 대해 상기 지지체를 회전시키기 위해 상기 지지프레임상에 장착된 제 1 모터(예를 들어, 모터), 상기 제 1 축에 대한 상기 지지체의 회전각도를 검출하기 위해 상기 지지프레임상에 장착된 제 1 각도센서(예를 들어, 각도검출기), 상기 제 2 축에 대해 전체적으로 상기 지지프레임을 회전시키기 위해 상기 장착면의 한 면상의 상기 지지프레임의 위치, 및 상기 장착면의 대향면에 구동력을 전달하기 위한 제 2 모터(예를 들어, 자석 및 코일유닛), 및 상기 제 2 축에 대한 상기 지지프레임의 회전에 의해 한정된 특정 위치의 가동궤적으로부터 상기 제 2 축에 대한 상기 지지프레임의 회전각도를 검출하기 위한 제 2 각도센서(예를 들어, 센서헤드 및 로드)를 구비한다.

본 발명의 추가적인 목적 및 이점은 후술되는 설명에 따를 것이고, 부분적으로 상기 상세한 설명으로부터 명백해지거나, 또는 본 발명의 실행에 의해 습득될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 이점은 이하에서 특별히 강조되는 구성요소 및 결합에 의해 실현되고 획득될 수 있다.

명세서에서 구체화되어 있고 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 도시하고, 상기한 개괄적 설명 및 후술된 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 이론의 설명을 돕는다.

본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 후술될 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 짐벌기구의 구조를 나타낸다. 도 1에 도시된 짐벌기구에서, 촬상부(2)는 지지될 몸체로서 장착된다. 상기 촬상부(2)는 짐벌(1)에 의해 Y축에 대해 회전가능하게 지지된다. 짐벌(1)은 Z축에 대해 한쌍의 지지컬럼(3)에 의해 회전가능하게 지지되고, 상기 한쌍의 지지컬럼은 장착면(도시되지 않음)에 고정된다는 점에 유의한다. 그렇게 함으로써, 상기 촬상부(2)는 서로 직교하는 Y 및 Z축에 대해 자유롭게 조작된다. 코일유닛(62)은 Z축에 대해 짐벌(1)을 회전시키기 위해 장착면상에 제공된다.

모터(4) 및 각도검출기(5)는 상기 짐벌(1)상에 장착된다. 상기 모터(4)는 Y축에 대해 상기 촬상부(2)를 회전시키고, 상기 각도검출기(5)는 Y축을 따른 상기 촬상부(2)의 회전각도를 검출한다.

도 2는 도 1에 도시된 짐벌기구의 좀더 상세한 구조를 나타내는 도면이다. 도 2에서, 자석(61)은 상기 장착면에 대향하는 연장부에서 상기 짐벌(1)상에 장착된다.

상기 코일유닛(62)은 Z축에 대한 짐벌(1)의 회전에 의해 한정된 자석(61)의 가동궤적을 따르는 아크형상으로 형성되고, 상기 자석(61)과 전자기적으로 연결된다. 상기 코일유닛(62)과 자석(61)은 소위 "선형모터(linear motor)" 동작원리하에 상기 짐벌(1)이 Z축에 대해 조작되도록 하기 위해 공동작용된다. 즉, 전류를 상기 코일유닛(62)에 인가하고 상기 전류의 흐름방향을 제어함으로써, 상기 자석(61)은 전자기적으로 조작된다. 상기 짐벌(1)에 고정되는 상기 자석(61)은 상기 짐벌(1)을 조작할 수 있다.

도 2에서, Z축에 대한 짐벌(1)의 회전각도를 검출하기 위한 각도검출기(7)가 더 제공된다. 상기 각도검출기(7)는 특정 위치의 상기 짐벌(1)상에 장착된 센서헤드(72), 및 상기 센서헤드(72)의 가동궤적을 따르는 아크형상으로 형성된 로드(71)를 포함한다. Z축에 대한 상기 짐벌(1)의 회전각도는 상기 센서헤드(72)와 상기 로드(71)간의 상대적 위치관계에 의해 검출된다.

도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 짐벌기구의 단면도이다. 상기 짐벌기구는 예를 들어 커버(8)로 둘러싸일 비행체(도시되지 않음)의 기수에 장착된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 자석(61)은 상기 코일유닛(62) 사이에 끼워져 배치되고, 상기 센서헤드(72)는 상기 로드(71)가 고리방식으로 둘러싸이도록 배치된다.

상기 구성에 따르면, Z축에 대한 짐벌의 회전을 제어하기 위한 모터 및 각도검출기를 Z축에서 배제시킬 수 있다. 따라서, 만일 상기 촬상부(2)가 도 3에서 각도검출기(5)가 없는 상태에서 도 4 방향을 향해 기울어지는 경우, 상기 촬상부(2)와 상기 지지컬럼(3) 사이에서 간섭이 줄어들 수 있다. 따라서, 상기 촬상부(2)에 대구경을 제공할 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 실시예의 다른 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시된 촬상부(2)는 종래의 촬상부의 구경과 동일한 구경을 갖는다. 만일 상기 촬상부(2)가 Y축에 대해 회전하면, 도 6에 도시된 바와 같이 최대 경사각도는 β가 되고, 도 4에 도시된 짐벌기구에서 촬상부(2)의 최대 경사각도는 α가 된다.

α와 β간의 비교시, β가 상기 촬상부(2)의 구경에 대응하는 범위만큼 더 크다. 즉, 본 실시예에서, 종래의 짐벌기구에서보다 더 큰 Y축에 대한 상기 촬상부(2)의 경사각도를 얻을 수 있다. 따라서, 촬상부(2)에 더 큰 시야각도를 제공하여 개선된 목표포착성능을 실현할 수 있다.

따라서 본 실시예에서, 상기 짐벌(1)은 상기 장착면(9)에 고정된 한쌍의 지지컬럼(3)을 사용하여 Z축에 대해 회전가능하게 지지된다. 상기 모터(4) 및 각도검출기(5)는 Y축에 대한 촬상부(2)의 회전을 제어하기 위해 상기 짐벌(1)에 장착된다. 상기 짐벌(1)상에 장착된 자석(61)은 상기 장착면(9)에 제공된 코일유닛(62)에 의해 Z축에 대해 짐벌(1)을 회전시키도록 구동된다. 그리고, 상기 짐벌(1)의 회전각도는 상기 짐벌(1)에 고정된 상기 센서헤드(72)와 상기 짐벌의 회전 포커스를 따르는 아크형상으로 구부러진 로드(71)간의 상대적 위치관계에 의해 검출된다.

그렇게 함으로써, Z축상에서 상기 모터 및 각도검출기를 제거할 수 있다. 따라서, 상기 촬상부(2)의 장착공간까지의 경계를 제공하여 상기 촬상부(2)에 대구경을 제공할 수 있다. 그렇게 함으로써, 개선된 목표포착성능을 실현할 수 있는 짐벌기구가 제공될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 또한 비교를 위해 상기 촬상부(2)의 구경이 동일하다고 가정하면 Y축에 대한 촬상부(2)의 경사각도가 종래의 짐벌기구에서보다 커질 수 있다. 따라서, 더 큰 시야각도를 상기 촬상부(2)에 제공하여 개선된 목표포착성능을 갖는 짐벌기구를 제공할 수 있다.

본 발명이 상기한 실시예에 제한되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 전자기파 송수신 안테나가 촬상부(2) 대신 예를 들어 도 1-6에 도시된 짐벌기구에 장착될 수도 있다. 본 실시예의 짐벌기구는 안테나와 결합하여 그것을 이용함으로써 전자기 호우밍 유도장치(electromagnetic homing guided apparatus)에 적용될 수 있다. 다른 형태의 응용으로서, 카메라 모니터용 촬상장치를 장착할 수도 있다. 본 발명은 본 발명의 본질을 벗어나지 않고서 다양하게 변경 또는 수정될 수 있다.

추가적인 이점 및 수정이 당업자에 의해 용이하게 발생될 것이다. 따라서, 더 폭넓은 측면에서의 본 발명은 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 세부사항 및 대표적인 실시예에 제한되지 않는다. 따라서, 첨부한 특허청구범위 및 그에 상당물에 의해 한정되는 바와 같은 전반적인 발명개념의 정신 또는 범주에서 벗어나지 않고서 다양한 수정이 이뤄질 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 짐벌기구에 따르면 촬상부의 대구경화를 도모하여 목표포착성능의 향상을 가능하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 짐벌기구의 구조를 나타내는 도면,

도 2는 도 1에 도시된 짐벌기구의 좀더 상세한 구조를 나타내는 도면,

도 3은 도 1에 도시된 짐벌기구의 단면도,

도 4는 도 3과 관련하여 기울어진 상태인 촬상부(2)를 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 짐벌기구의 다른 형태를 나타내는 도면, 및

도 6은 도 5와 관련하여 기울어진 상태인 촬상부(2)를 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 짐벌 2 : 촬상부

3 : 지지컬럼 4 : 모터

5,7 : 각도검출기 8 : 커버

9 : 장착면 61 : 자석

62 : 코일유닛 71 : 로드

72 : 센서헤드

Claims (3)

1. 서로 직교하는 제 1 및 제 2 축에 대해 지지체를 회전시키며 장착면에 장착된 짐벌기구에 있어서,

   상기 제 1 축에 대해 상기 지지체를 회전가능하게 지지하고, 고정된 위치에 있는 상기 장착면에 대향하는 연장부를 갖는 지지프레임;

   상기 장착면에 고정되고, 상기 제 2 축에 대해 상기 지지프레임을 회전가능하게 지지하는 한쌍의 지지편;

   상기 제 1 축에 대해 상기 지지체를 회전시키기 위해 상기 지지프레임상에 장착된 제 1 모터;

   상기 제 1 축에 대한 상기 지지체의 회전각도를 검출하기 위해 상기 지지프레임상에 장착된 제 1 각도센서;

   상기 제 2 축에 대해 전체적으로 상기 지지프레임을 회전시키기 위해 상기 연장부에 구동력을 전달하기 위한 제 2 모터; 및

   상기 제 2 축에 대한 상기 지지프레임의 회전에 의해 한정된 특정 위치의 가동궤적으로부터 상기 제 2 축에 대한 상기 지지프레임의 회전각도를 검출하기 위한 제 2 각도센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 짐벌기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 모터는 상기 지지프레임의 장착면에 대향하는 위치에 배치된 자석 및 상기 장착면상에 배치되고 상기 제 2 축에 대한 상기 지지프레임의 회전에 의해 한정된 자석의 가동궤적을 따르는 아크형상으로 형성된 구동코일유닛을 포함하며, 상기 구동코일유닛은 상기 자석과 전자기적으로 연결되고, 상기 자석 및 구동코일유닛은 상기 제 2 축에 대해 전체적으로 상기 지지프레임을 회전시키도록 공동작용하는 것을 특징으로 하는 짐벌기구.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 각도센서는 상기 특정 위치에 장착된 센서헤드 및 상기 장착면측에 제공되고 상기 센서헤드의 가동 포커스를 따르는 아크형상으로 형성된 로드를 포함하며, 상기 지지프레임의 회전각도는 상기 센서헤드와 상기 로드간의 상대적인 위치관계에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 짐벌기구.