JPH0715645B2 - 空間安定化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，船舶，車両等の動揺体の上に設置された撮
像装置等を空間安定化制御する空間安定化装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来の空間安定化装置の構成を示したものであ
る。図において（１）は慣性空間基準の角速度指令を与
える指令器，（２）は指令器（１）から出力される慣性
空間基準の旋回軸角速度指令，（３）はサーボ増幅を行
う第１の増幅器，（４）は第１の増幅器（３）から出力
される旋回軸駆動信号，（５）は旋回軸駆動信号（４）
により駆動される第１のモータ，（６）は第１のモータ
（５）により駆動される旋回軸機構部，（７）〜（11）
は（２）〜（６）に対応するものであり、（７）は俯仰
軸角速度指令，（８）は第２の増幅器，（９）は俯仰軸
駆動信号，（10）は第２のモータ，（11）は俯仰軸機構
部，（12）は制御器，（13）は駆動機構部，（14）は駆
動機構部（13）に取付けられた撮像装置，（15）は撮像
装置（14）の慣性空間基準の角速度を検出するジャイロ
部，（16）はジャイロ部（15）から出力される慣性空間
基準の旋回軸角速度信号，（17）はジャイロ部（15）か
ら出力される慣性空間基準の俯仰軸角速度信号である。

第５図は従来の空間安定化装置の駆動機構部の軸構成を
示したものである。図において、（Ａ）は旋回軸，
（Ｅ）は俯仰軸，（Ｐ）は目標，（Ｓ）は視軸線OPであ
る。

次に動作について説明する。動揺体が動揺すると駆動機
構部（13）を介して撮像装置（14）が揺られる。ジャイ
ロ部（15）は，その揺れを慣性空間基準の角速度として
検出し，旋回軸角速度信号（16）及び俯仰軸角速度信号
（17）を出力する。サーボ増幅器（３），（８）は，指
令器（１）の出力する角速度指令（２），（７）と角速
度信号（16），（17）との偏差を算出し，サーボ演算及
び増幅を行った後，駆動信号（４），（９）を出力す
る。モータ（５），（10）は駆動信号（４），（９）に
従って旋回軸機構部（６）及び俯仰軸機構部（11）を駆
動する。この結果，駆動機構部（13）に取付けられた撮
像装置（14）が動き，その動きはジャイロ部（15）によ
って，慣性空間基準の角速度として検出される。従来の
空間安定化装置は，このようなフィードバックループ構
成を有しているので，角速度指令（２），（７）と角速
度信号（16），（17）との偏差は微小な値以下に保たれ
る。

従って，指令器（１）が角速度指令（２），（７）とし
て零を出力すれば、ジャイロ部（15）は慣性空間基準の
角速度を検出しているので，撮像装置（14）の視軸線
（Ｓ）は空間安定化される。すなわち、動揺体の動揺に
かかわらず、慣性空間上で一定の方向を向く。

また、当然のことながら，指令器（１）が角速度指令と
して零以外の値を出力すれば，撮像装置（14）の視軸線
（Ｓ）は，動揺体の動揺の影響を受けずに，慣性空間基
準で方向を変える。

〔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ように構成されているの
で，撮像装置（14）の視軸線（Ｓ）の方向を慣性空間上
で一定に保つことはできるが，視軸線（Ｓ）回りの回転
を空間安定化できない。そのため，第３図（ａ）に示す
ように，撮像装置（14）のモニタ画面上の画像に回転が
生じるという課題があった。

この発明は，上記のような課題を解消するためになされ
たもので，動揺体の動揺にかかわらず，視軸線（Ｓ）の
方向を一定に保つだけでなく，画像の回転を防止するこ
とができる空間安定化装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る空間安定化装置は，旋回軸，俯仰軸に加
え，直交俯仰軸の３軸を有し，駆動機構部に取付けられ
た撮像装置の３軸回りの角速度を検出するジャイロ部を
有することにより,3軸回りの空間安定化制御を実現した
ものである。

〔作用〕

この発明においては，駆動機構部が３軸で構成され，し
かも撮像装置の３軸回りの角速度を検出して,3軸回りの
空間安定化制御を行えるので，動揺体の動揺にかかわら
ず，撮像装置の視軸線の方向を保つだけでなく，視軸線
回りの回転を防ぐことができる。

〔実施例〕

以下，この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明を実施した空間安定化装置の構成例で
あり、第２図（ａ），（ｂ）は，この発明を実施した空
間安定化装置の駆動機構部を示した構成図である。

第１図において，（１）〜（17）は第４図と同じもので
あり，（18）は直交俯仰軸角速度指令，（19）は第３の
増幅器，（20）は直交俯仰軸駆動信号，（21）は第３の
モータ，（22）は直交俯仰軸機構部，（23）は直交俯仰
軸角速度信号である。

また，第２図において，（６），（11），（14），
（Ａ），（Ｅ），（Ｐ），（Ｓ）は第５図と同じであ
り，（Ｃ）は直交俯仰軸である。ここで直交俯仰軸
（Ｃ）は，俯仰軸（Ｅ）と直交しており，この軸回りの
回転角をＸで表わす。

第２図に示すように，駆動機構部（13）は，旋回軸
（Ａ），俯仰軸（Ｅ），直交俯仰軸（Ｃ）の３軸で構成
され，従来の空間安定化装置と同じように旋回軸（Ａ）
及び俯仰軸（Ｅ）回りに回転させることにより，視軸線
（Ｓ）を空間安定化制御する。

次に動揺体の動揺により，撮像装置（14）が視軸線
（Ｓ）回りに揺られると，ジャイロ部（15）は，その揺
れを慣性基準の角速度として検出し，直交俯仰軸角速度
信号（23）を出力する。第３の増幅器（19）は指令器
（１）の出力する直交俯仰軸角速度指令（18）と直交俯
仰軸角速度信号（23）との偏差を算出し，サーボ演算及
び増幅を行った後，直交俯仰軸駆動信号（20）を出力す
る。第３のモータ（21）は，直交俯仰軸駆動信号（20）
に従って，直交俯仰軸機構部（22）を駆動する。この結
果，撮像装置（14）が動き，その動きはジャイロ部（1
5）によって慣性空間基準の直交俯仰軸（Ｃ）回りの角
速度として検出される。

このように直交俯仰軸（Ｃ）回りにも旋回軸（Ａ）ある
いは俯仰軸（Ｅ）と同様なフィードバックループが構成
されているので，直交俯仰軸角速度指令（18）と直交俯
仰軸角速度信号（23）との偏差は微小な値以下に保たれ
る。

従って，指令器（１）が直交俯仰軸角速度指令（18）と
して零を出力すれば，ジャイロ部（15）は慣性基準の直
交俯仰軸角速度すなわち視軸線（Ｓ）回りの角速度を検
出しているので，撮像装置（14）の視軸線（Ｓ）回りの
回転を防止することができる。さらに，指令器（１）の
出力信号である直交俯仰軸角速度指令（18）によって，
動揺体の動揺にかかわらず，撮像装置を視軸線回りに任
意の角度まで回転させることができるのは言うまでもな
い。

なお，上記実施例では，動揺体の上に設置されたテレビ
カメラを空間安定化制御する装置について述べたが，空
間安定化制御される対象はレーダ，レーザ望遠鏡，砲，
ランチャなど何でもよく，本実施例に限定されるもので
はない。

また，上記実施例では，駆動機構部の３軸が，旋回軸，
俯仰軸，直交俯仰軸の順に構成されている場合について
説明したが，旋回軸，直交俯仰軸，俯仰軸の順に構成さ
れた空間安定化装置でもよく，上記実施例と同様の効果
を奏する。

〔発明の効果〕

この発明は以上のように，旋回軸，俯仰軸，直交俯仰軸
の３軸で空間安定化制御を行っているため，動揺体の動
揺等によって従来のような視軸線回りの回転を生じるこ
とがなく，しかも精度の高い空間安定化が得られるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による空間安定化装置の構
成を示す図，第２図は同装置の駆動機構部の軸構成を示
す図，第３図はモニタ画面上の画像を示す図，第４図は
従来の空間安定化装置の構成を示す図，第５図は従来装
置の駆動機構部の軸構成を示す図である。 図において，（１）は指令器，（２），（７），（18）
は慣性空間基準の角速度指令，（３），（８），（19）
は増幅器，（４），（９），（20）は駆動信号，
（５），（10），（21）はモータ，（６），（11），
（22）は機構部，（12）は制御器，（13）は駆動機構
部，（14）は撮像装置，（15）はジャイロ部，（16）
（17），（23）は慣性空間基準の角速度信号である。 なお，図中，同一符号は同一，又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動揺体の上に設置された撮像装置を空間安
   定化制御する空間安定化装置において，撮像装置等の慣
   性空間基準の３軸の角速度を検出するジャイロと，慣性
   空間基準の３軸の角速度指令信号を発生する指令器と，
   上記ジャイロの出力信号と上記指令器の出力信号を受け
   ３軸それぞれに対応して演算及び増幅を行う第1,第2,第
   ３の増幅器と，上記第1,第2,第３の増幅器の対応する出
   力信号により駆動される第1,第2,第３のモータと，上記
   第１のモータにより駆動される旋回機構部と，旋回機構
   部上でこれと直交する回転軸を有し上記第２のモータに
   より駆動される俯仰機構部と，上記俯仰機構部の回転軸
   に直交する回転軸を有し上記第３のモータにより駆動さ
   れる直交俯仰機構部とを備えたことを特徴とする空間安
   定化装置