JPH0559501U - 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

【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に固定された撮像装置、４は撮像装置３に入力さ れる入射光、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 された撮像装置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３に 入力される入射光４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、図中の信号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 撮像装置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、ジンバル回転部２に よる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問題点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。１〜４及び６〜１１は図２と同 一である。５は第２の角度検出器１４の出力する角度、１２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、１３は誤差演算器１０の出 力信号と角度５の差分を増幅しアクチュエータ部１２のトルク指令を出力する第 ２の増幅器、１４はジンバル回転部２に対して撮像装置３の回転変位を検出する 第２の角度検出器である。

【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、５、７、９ 〜１１及び１３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１４の検出する角度、ωｋは第 ２の増幅器１３の角度ループゲイン、τは撮像装置３及びアクチュエータ部１２ の総合時定数、χεは第２の増幅器１３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（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 撮像装置 ４ 入射光 ５ 角度 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 アクチュエータ部 １３ 第２の増幅器 １４ 第２の角度検出器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
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撮像装
   置と、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
   に対して上記撮像装置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の増幅器とを備えたことを特徴と
   する空間安定化装置。