(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基台と、
（ｂ）撮像手段と、
（ｃ）撮像手段を角変位駆動するインナジンバル部、インナジンバル部を角変位駆動するアウタジンバル部、撮像手段の角速度である撮像角速度を検出する撮像角速度検出手段、アウタジンバル部に対するインナジンバル部の相対角度であるインナ角度を検出するインナ角度検出手段および基台に対するアウタジンバル部の相対角度であるアウタ角度を検出するアウタ角度検出手段を有し、撮像手段の撮像方向が撮像すべき目標方向に一致するように撮像手段を角変位駆動する撮像手段用安定手段であって、
（ｃ１）インナジンバル部は、撮像手段が設けられ、前記目標方向を変更するための撮像手段の角速度である指令撮像角速度と角速度検出手段によって検出される撮像角速度との偏差が０になるように、撮像方向と交差しかつ相互に垂直なインナピッチ軸およびインナヨー軸まわりに、撮像手段を角変位駆動し、
（ｃ２）アウタジンバル部は、基台に設けられるとともにインナジンバル部が設けられ、アウタジンバル部に対する撮像手段の相対角度を指令する指令相対角度とインナ角度検出手段によって検出されるインナ角度との偏差が０になるように、撮像方向と交差しかつ相互に垂直なアウタピッチ軸およびアウタヨー軸まわりにインナジンバル部に追従して角変位する撮像手段用安定手段と、
（ｄ）照射手段と、
（ｅ）インナ角度およびアウタ角度を加算して、撮像方向を表す基台に対する撮像手段の相対角度である撮像角度を演算する撮像方向演算手段と、
（ｆ）照射手段の角速度である照射角速度を検出する照射角速度検出手段および照射方向を表す基台に対する照射手段の相対角度である照射角度を検出する照射角度検出手段を有し、照射手段が設けられるとともに基台に設けられ、照射手段の照射角度が撮像方向演算手段によって演算される撮像角度と一致するように、照射手段を角変位駆動する照射手段用安定手段であって、
（ｆ１）撮像方向演算手段によって演算される撮像角度と照射角度検出手段によって検出される照射角度との偏差が０になるように、照射方向と交差しかつ相互に垂直な照射ピッチ軸および照射ヨー軸まわりに照射手段を角変位させる角速度である指令照射角速度を演算し、
（ｆ２）指令照射角速度と照射角速度検出手段によって検出される照射角速度との偏差が０となるように、照射手段を角変位駆動する撮像手段用安定手段とを含むことを特徴とする監視装置。
【請求項２】
（ａ）基台と、
（ｂ）撮像手段と、
（ｃ）撮像手段を角変位駆動するインナジンバル部、インナジンバル部を角変位駆動するアウタジンバル部、撮像手段の角速度である撮像角速度を検出する撮像角速度検出手段およびアウタジンバル部に対するインナジンバル部の相対角度であるインナ角度を検出するインナ角度検出手段を有し、撮像手段の撮像方向が撮像すべき目標方向に一致するように撮像手段を角変位駆動する撮像手段用安定手段であって、
（ｃ１）インナジンバル部は、撮像手段が設けられ、前記目標方向を変更するための撮像手段の角速度である指令撮像角速度と角速度検出手段によって検出される撮像角速度との偏差が０になるように、撮像方向と交差しかつ相互に垂直なインナピッチ軸およびインナヨー軸まわりに、撮像手段を角変位駆動し、
（ｃ２）アウタジンバル部は、基台に設けられるとともにインナジンバル部が設けられ、アウタジンバル部に対する撮像手段の相対角度を指令する指令相対角度とインナ角度検出手段によって検出されるインナ角度との偏差が０になるように、撮像方向と交差しかつ相互に垂直なアウタピッチ軸およびアウタヨー軸まわりにインナジンバル部に追従して角変位する撮像手段用安定手段と、
（ｄ）アウタジンバル部に設けられ、撮像手段とともにアウタジンバル部によって角変位駆動される照射手段とを含むことを特徴とする監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定領域を撮像手段で撮像して監視するための監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
監視カメラを用いて所定領域を撮像し、得られた画像に基づいて所定領域を監視する装置がある。この監視装置を、移動体に搭載して用いる場合には、カメラが振動および揺動し、または移動に伴う空気力の影響を受けて光軸ぶれが生じることを防ぐために、一重ジンバル構造の安定手段が用いられ、この安定手段によって照射手段を支持するとともに、この照射手段に監視カメラを連結している。このように照射手段を設けることによって、夜間の撮像を可能にするとともに、安定手段を組み込むことによって、得られた画像を見やすくし、移動体から所定領域を撮像して監視することができるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の監視装置では、安定手段が一重ジンバル構造であり、監視カメラの光軸ぶれの抑制に限界がある。遠距離の領域を監視するためには、望遠レンズを用いる必要があるが、望遠レンズを用いると光軸ぶれの影響が大きくなるので、従来の監視装置では、遠距離の領域を監視することができない。また夜間の監視においては、照射手段の光軸ぶれも抑制して、所定領域に確実に照射する必要があるけれども、監視カメラと同様に光軸ぶれの抑制に限界があり、遠距離の領域への照射が困難になるだけでなく、中近距離の領域の監視であっても、その領域への照射が困難である。照射手段の場合、光軸ぶれを生じても画像の歪みを生じることがないので、照射角度が大きい照射手段を用いればよいが、このような照射手段は、大電力が必要であるうえ、大形になってしまう。
【０００４】
本発明の目的は、遠距離の領域の監視が可能であり、小電力の照射手段で夜間の監視が可能な監視装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（ａ）基台と、
（ｂ）撮像手段と、
（ｃ）撮像手段を角変位駆動するインナジンバル部、インナジンバル部を角変位駆動するアウタジンバル部、撮像手段の角速度である撮像角速度を検出する撮像角速度検出手段、アウタジンバル部に対するインナジンバル部の相対角度であるインナ角度を検出するインナ角度検出手段および基台に対するアウタジンバル部の相対角度であるアウタ角度を検出するアウタ角度検出手段を有し、撮像手段の撮像方向が撮像すべき目標方向に一致するように撮像手段を角変位駆動する撮像手段用安定手段であって、
（ｃ１）インナジンバル部は、撮像手段が設けられ、前記目標方向を変更するための撮像手段の角速度である指令撮像角速度と角速度検出手段によって検出される撮像角速度との偏差が０になるように、撮像方向と交差しかつ相互に垂直なインナピッチ軸およびインナヨー軸まわりに、撮像手段を角変位駆動し、
（ｃ２）アウタジンバル部は、基台に設けられるとともにインナジンバル部が設けられ、アウタジンバル部に対する撮像手段の相対角度を指令する指令相対角度とインナ角度検出手段によって検出されるインナ角度との偏差が０になるように、撮像方向と交差しかつ相互に垂直なアウタピッチ軸およびアウタヨー軸まわりにインナジンバル部に追従して角変位する撮像手段用安定手段と、
（ｄ）照射手段と、
（ｅ）インナ角度およびアウタ角度を加算して、撮像方向を表す基台に対する撮像手段の相対角度である撮像角度を演算する撮像方向演算手段と、
（ｆ）照射手段の角速度である照射角速度を検出する照射角速度検出手段および照射方向を表す基台に対する照射手段の相対角度である照射角度を検出する照射角度検出手段を有し、照射手段が設けられるとともに基台に設けられ、照射手段の照射角度が撮像方向演算手段によって演算される撮像角度と一致するように、照射手段を角変位駆動する照射手段用安定手段であって、
（ｆ１）撮像方向演算手段によって演算される撮像角度と照射角度検出手段によって検出される照射角度との偏差が０になるように、照射方向と交差しかつ相互に垂直な照射ピッチ軸および照射ヨー軸まわりに照射手段を角変位させる角速度である指令照射角速度を演算し、
（ｆ２）指令照射角速度と照射角速度検出手段によって検出される照射角速度との偏差が０となるように、照射手段を角変位駆動する撮像手段用安定手段とを含むことを特徴とする監視装置である。
【０００６】
本発明に従えば、撮像手段が設けられる撮像手段用安定手段は、インナジンバル部とアウタジンバル部とを有する２重ジンバル機構を有し、インナジンバル部によって撮像手段を角変位駆動し、アウタジンバル部がインナジンバル部に追従して角変位する。インナジンバル部は、撮像手段の角速度をフィードバックする制御ループを形成して、指令撮像角速度と検出される撮像角速度との偏差が０になるように、撮像手段を角変位駆動する。アウタジンバル部は、指令相対角度と検出されるインナ角度との偏差が０になるように、インナジンバル部に追従して角変位する。このようにして撮像手段の撮像方向が撮像すべき目標方向と一致するように、撮像手段が角変位駆動される。これによって監視装置に外力が作用するなど、撮像方向が変化してしまうような外的要因の影響を受けても、その影響が撮像手段に伝わって、撮像方向が不所望に変化してしまうことを、インナジンバル部およびアウタジンバル部を有する撮像手段用安定手段による抑制制御によって、高精度に抑制し、撮像手段を安定させることができる。しかもインナジンバル部およびアウタジンバル部は、相互に独立した制御ループで個別に制御するのではなく、相互に関連付けられる制御ループで制御し、上記高精度の抑制を確実に達成することができる。さらにインナジンバル部でレートループを形成してインナジンバル部を制御しながら、アウタジンバル部をインナジンバル部に追従させる制御ループを構成するので、単に相互の関連性を持たせるだけでなく、インナジンバル部およびアウタジンバル部に安定制御の負荷を分配することができ、いずれかに安定制御の大きな負荷がかかることが防止される制御ループであって、かつ簡単な制御ループを実現できる。したがって簡単な制御ループで制御負荷を各ジンバル部に分配して、高精度な制御を実現できる。
また撮像方向演算手段が設けられ、撮像手段用安定手段によって安定された撮像手段の撮像方向を表す撮像角度が検出され、照射手段用安定手段によって、照射手段の照射方向が実際の撮像方向に一致するように、照射手段が角変位駆動される。このように撮像手段と無関係に照射手段の安定制御をするのではなく、撮像手段の実際の撮像方向に関連付けて照射手段を安定制御している。したがって上述のような外的要因に対して、単に照射方向の変化を抑制するのではなく、高精度に制御される撮像手段の撮像方向を追尾して、撮像方向に対する照射方向のずれを小さく抑えることができる。さらに照射手段用安定手段は、照射手段の角速度をフィードバックする制御ループを形成して、指令照射角速度と検出される照射角速度との偏差が０になるように、照射手段を角変位駆動する。これによって照射方向の撮像方向に対する追従性を高くすることができる。
【０００７】
また本発明は、（ａ）基台と、
（ｂ）撮像手段と、
（ｃ）撮像手段を角変位駆動するインナジンバル部、インナジンバル部を角変位駆動するアウタジンバル部、撮像手段の角速度である撮像角速度を検出する撮像角速度検出手段およびアウタジンバル部に対するインナジンバル部の相対角度であるインナ角度を検出するインナ角度検出手段を有し、撮像手段の撮像方向が撮像すべき目標方向に一致するように撮像手段を角変位駆動する撮像手段用安定手段であって、
（ｃ１）インナジンバル部は、撮像手段が設けられ、前記目標方向を変更するための撮像手段の角速度である指令撮像角速度と角速度検出手段によって検出される撮像角速度との偏差が０になるように、撮像方向と交差しかつ相互に垂直なインナピッチ軸およびインナヨー軸まわりに、撮像手段を角変位駆動し、
（ｃ２）アウタジンバル部は、基台に設けられるとともにインナジンバル部が設けられ、アウタジンバル部に対する撮像手段の相対角度を指令する指令相対角度とインナ角度検出手段によって検出されるインナ角度との偏差が０になるように、撮像方向と交差しかつ相互に垂直なアウタピッチ軸およびアウタヨー軸まわりにインナジンバル部に追従して角変位する撮像手段用安定手段と、
（ｄ）アウタジンバル部に設けられ、撮像手段とともにアウタジンバル部によって角変位駆動される照射手段とを含むことを特徴とする監視装置である。
【０００８】
本発明に従えば、撮像手段が設けられる安定手段は、インナジンバル部とアウタジンバル部とを有する２重ジンバル機構を有し、インナジンバル部によって撮像手段を角変位駆動し、アウタジンバル部がインナジンバル部に追従して角変位する。インナジンバル部は、撮像手段の角速度をフィードバックする制御ループを形成して、指令撮像角速度と検出される撮像角速度との偏差が０になるように、撮像手段を角変位駆動する。アウタジンバル部は、指令相対角度と検出されるインナ角度との偏差が０になるように、インナジンバル部に追従して角変位する。このようにして撮像手段の撮像方向が撮像すべき目標方向と一致するように、撮像手段が角変位駆動される。これによって監視装置に外力が作用するなど、撮像方向が変化してしまうような外的要因の影響を受けても、その影響が撮像手段に伝わって、撮像方向が不所望に変化してしまうことを、インナジンバル部およびアウタジンバル部を有する撮像手段用安定手段による抑制制御によって、高精度に抑制し、撮像手段を安定させることができる。しかもインナジンバル部およびアウタジンバル部は、相互に独立した制御ループで個別に制御するのではなく、相互に関連付けられる制御ループで制御し、上記高精度の抑制を確実に達成することができる。さらにインナジンバル部でレートループを形成してインナジンバル部を制御しながら、アウタジンバル部をインナジンバル部に追従させる制御ループを構成するので、単に相互の関連性を持たせるだけでなく、インナジンバル部およびアウタジンバル部に安定制御の負荷を分配することができ、いずれかに安定制御の大きな負荷がかかることが防止される制御ループであって、かつ簡単な制御ループを実現できる。したがって簡単な制御ループで制御負荷を各ジンバル部に分配して、高精度な制御を実現できる。
またこのように撮像手段を安定させる安定手段のアウタジンバル部に、照射手段が設けられ、アウタジンバル部によって、撮像手段とともに角変位駆動される。これによって安定手段で撮像手段が安定制御されると、これに伴って照射手段も安定制御される。したがって照射手段が撮像方向に関連付けられて安定制御され、高精度に制御される撮像方向を追尾する状態で安定制御され、撮像方向に対する照射方向のずれを小さく抑えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である監視装置１を簡略化して示す斜視図である。監視装置１は、高精度光軸ぶれ防止機能付サーチライト連動形の近赤外線カメラ監視装置であって、昼夜間のカメラによる画像に基づいて行う監視活動、特に、船舶、自動車および鉄道車両などの車両ならびに航空機を含む移動体に搭載して行う監視活動に、好適に用いることができる。さらに具体的には、たとえば船舶に搭載され、たとえば海上における密入国、密漁および不法取引などの不法行為を防止および摘発するために行う監視活動に用いることができる。本実施の形態では、監視装置１は、移動体に搭載され、基本的には、撮像手段である監視カメラ２と、撮像手段用安定手段であるカメラ安定台３と、照射手段であるサーチライト４と、検出手段である監視カメラ２用の角度センサ５，６，７，２９，３０およびサーチライト４用の角度センサ５７，５８と、照射手段用安定手段であるサーチライト安定台８とを含む。
【００１２】
監視カメラ２は、近赤外線によって撮像し、近赤外線画像を得る近赤外線カメラである。カメラ安定台３は、監視カメラ２が設けられ、監視カメラ２を角変位駆動する複数段の駆動部、本実施の形態ではアウタジンバル部９およびインナジンバル部１０の２つのジンバル部を有し、各ジンバル部９，１０は、監視カメラ２の撮像方向が撮像すべき目標方向に一致するように、少なくとも撮像方向に交差しかつ相互に垂直な２軸まわりに監視カメラを角変位駆動する。
【００１３】
サーチライト４は、近赤外線を照射して、近赤外線照明をする近赤外線サーチライトである。監視カメラ用の各角度センサ５〜７，２９は、カメラ安定台３に設けられ、監視カメラ２の撮像方向を検出する。サーチライト用の各角度センサ５７，５８はサーチライト安定台８に設けられ、サーチライト４の照射方向を検出する。サーチライト安定台８は、サーチライト４が設けられ、サーチライト４の照射方向が監視カメラ２の撮像方向に一致するように、少なくとも照射方向に交差しかつ相互に垂直な２軸まわりにサーチライト４を角変位駆動する。
【００１４】
監視装置１は、さらに矩形板状の基台１１と、ばね要素および減衰要素を有する複数（たとえば４つ）の制振器１２とを含む。監視装置１は、設置対象１３に、制振器１２を介して角部が支持されるように基台１１が設けられ、この基台１１に、カメラ安定台３を介して監視カメラ２が設けられるとともに、サーチライト安定台８を介してサーチライト４が設けられる。設置対象である移動体の本体１３は、具体的には、船舶における船体、車両における車体および航空機における機体である。
【００１５】
カメラ安定台３のアウタジンバル部９は、基台１１に連結されるアウタ基部１５と、アウタ基部１５にアウタ第１軸であるアウタヨー軸Ｌｏｙまわりに角変位自在に設けられるアウタ可動部１６と、アウタ可動部１６にアウタ第２軸であるアウタピッチ軸Ｌｏｐまわりに角変位自在に設けられるアウタ取付部２０とを含む。アウタヨー軸Ｌｏｙおよびアウタピッチ軸Ｌｏｐは、相互に垂直であるとともに、撮像方向に交差する。アウタジンバル部９には、アウタヨーモータ１７が設けられ、アウタ可動部１６がアウタ基部１５に対してアウタヨー軸Ｌｏｙまわりに角変位駆動される。またアウタジンバル部９には、アウタピッチモータ１８が設けられ、アウタ取付部２０がアウタ可動部１６に対してアウタピッチ軸Ｌｏｐまわりに角変位駆動される。
【００１６】
カメラ安定台３のインナジンバル部１０は、インナ基部２１と、ヨー可動部７０と、ピッチ可動部７１と、カメラ支持部７２とを含む。インナ基部２１は、アウタ可動部１６に対してアウタピッチ軸Ｌｏｐまわりに角変位自在に連結され、ヨー可動部７０は、インナ基部２１にインナ第１軸であるインナヨー軸Ｌｉｙまわりに角変位自在に設けられ、ピッチ可動部７１は、ヨー可動部７０にインナ第２軸であるインナピッチ軸Ｌｉｐまわりに角変位自在に連結され、カメラ支持部７２は、ピッチ可動部７１にインナ第３軸であるインナロール軸Ｌｉｒまわりに角変位自在に連結され、このカメラ支持部に監視カメラ２が支持されている。
【００１７】
インナヨー軸Ｌｉｙは、アウタピッチ軸Ｌｏｐに垂直であり、インナピッチ軸Ｌｉｐは、インナヨー軸Ｌｉｙに垂直であり、インナヨー軸Ｌｉｙおよびインナピッチ軸Ｌｉｐは、撮像方向に交差する。またインナロール軸Ｌｉｒは、インナピッチ軸Ｌｉｐに垂直であり、撮像対象に向かっている。換言すれば監視カメラ２の撮像方向は、監視カメラのカメラ光軸、したがって撮像光軸Ｃｃに平行な方向であり、撮像光軸Ｃｃは、インナロール軸Ｌｉｒと一致している。
【００１８】
インナ基部２１は、アウタ取付部２０に連結され、アウタ可動部１６に対してアウタピッチ軸Ｌｏｐまわりに角変位駆動される。インナジンバル部１０には、インナヨーモータ２２が設けられ、ヨー可動部７０がインナ基部２１に対してインナヨー軸Ｌｉｙまわりに角変位駆動される。またインナジンバル部１０には、インナピッチモータ２３が設けられ、ピッチ可動部７１がヨー可動部７０に対してインナピッチ軸Ｌｉｐまわりに角変位駆動される。さらにインナジンバル部１０には、インナロールモータ２４が設けられ、監視カメラ２がカメラ支持部７２とともにピッチ可動部７１に対してインナロール軸Ｌｉｒまわりに角変位駆動される。
【００１９】
サーチライト安定台８は、基台１１に連結されるライト台基部２５と、ライト台基部２５に照射ヨー軸としてのライト台第１軸であるライト台ヨー軸Ｌｓｙまわりに角変位自在に設けられるライト台可動部２６と、ライト台可動部２６に照射ピッチ軸としてのライト台第２軸であるライト台ピッチ軸Ｌｓｐまわりに角変位自在に設けられるライト支持部７４とを含む。ライト台支持部７４にサーチライト４が連結される。
【００２０】
ライト台ヨー軸Ｌｓｙは、アウタヨー軸Ｌｏｙと平行であり、ライト台ピッチ軸Ｌｓｐは、ライト台ヨー軸Ｌｓｙに垂直である。またライト台ヨー軸Ｌｏｙおよびライト台ピッチ軸Ｌｓｐは、照射方向に交差する。サーチライト安定台８には、ライト台ヨーモータ２７が設けられ、ライト台可動部２６がライト台基部２５に対してライト台ヨー軸Ｌｓｙまわりに角変位駆動される。またサーチライト安定台８には、ライト台ピッチモータ２８が設けられ、サーチライト４がライト支持部７４とともに、ライト台可動部２６に対してライト台ピッチ軸Ｌｓｐまわりに角変位駆動される。サーチライト４のライト光軸、したがって照射光軸Ｃｓは、ライト台ピッチ軸Ｌｓｐに垂直であり、サーチライト４の照射方向は、サーチライトの照射光軸Ｃｓに平行な方向である。
【００２１】
図２は、監視装置１の制御系の構成を示すブロック図である。図２には、撮像方向および照射方向の制御のための構成を示す。また図３は、移動体の機軸Ｌ０、アウタジンバル軸Ｌｏｕｔおよびインナジンバル軸Ｌｉｎの関係を示す図である。図１も併せて参照して、監視装置１には、図示しない入力手段が設けられており、監視者の操作によって、指令撮像角速度、具体的には、監視カメラによって撮像すべき目標方向を変更するための監視カメラ２の角速度を指令するカメラ旋回速度（以下指令カメラ角速度という）ωｃ０として入力され、この指令カメラ角速度ωｃ０が、カメラ安定台３のインナジンバル部１０に与えられる。この指令カメラ角速度ωｃ０および検出撮像角速度、具体的には、レートセンサ３５によって検出された実カメラ角速度ωｉｎが、カメラ角速度比較器３１に与えられ、カメラ角速度比較器３１は、指令カメラ角速度ωｃ０から実カメラ角速度ωｉｎを減算して、その角速度偏差Δω（＝ωｃ０−ωｉｎ）を出力する。
【００２２】
角速度偏差Δωは、インナ制御手段であるインナ制御演算器３２に与えられ、インナ制御演算器３２は、角速度偏差Δωが０（零）になるインナヨーモータ２２およびインナピッチモータ２３の回転速度をそれぞれ演算し、その演算結果であるインナ回転速度Ｒｉｎを出力する。このインナ回転速度Ｒｉｎは、インナヨーモータ２２およびインナピッチモータ２３にそれぞれ対応して与えられ、このインナ回転速度Ｒｉｎに従って、インナヨーモータ２２は、インナ基部２１に対してヨー可動部７０を角変位させ、インナピッチモータ２３は、ヨー可動部７０に対してピッチ可動部７１を角変位させる。このように各モータ２２，２３からアウタジンバル部９を支えにして監視カメラ２にトルクが与えられ、監視カメラ２が角変位される。
【００２３】
監視カメラ２には、撮像角速度検出手段であるレートセンサ３５が設けられており、このレートセンサ３５によって、撮像方向に垂直である直交２軸まわりの角速度成分として監視カメラ２の角速度が検出され、その検出された撮像角速度である実カメラ角速度ωｉｎがカメラ角速度比較器３１に与えられる。このように監視カメラ２の実際の角速度を検出してフィードバックし、角速度偏差Δωが０になる角速度で、したがって指令カメラ角速度ωｃ０で監視カメラ２が角変位される。レートセンサ３５は、たとえば機械式ジャイロおよび光ファイバジャイロなどのレートジャイロによって実現され、特に監視カメラ２を安定精度を高くするために、光ファイバジャイロのように、監視カメラ２の角加速度変化してもセンサの慣性重量が変化しないセンサを用いるようにしてもよい。
【００２４】
またカメラ安定台３には、図示しない設定器から、監視カメラ２とアウタ取付部との相対角度を０に指令する指令相対角度θ０がアウタジンバル部９に与えられる。この指令相対角度θ０および検出された検出相対角度である実相対角度θαが、相対角度比較器３６に与えられ、相対角度比較器３６は、実相対角度θαから指令相対角度θ０を減算して、その相対角度偏差Δθｊ（＝θα−θ０）を出力する。
【００２５】
相対角度偏差Δθｊは、アウタ制御手段であるアウタ制御演算器３７に与えられ、アウタ制御演算器３７は、相対角度偏差Δθｊが０（零）になるアウタヨーモータ１７およびアウタピッチモータ１８の回転速度をそれぞれ演算し、その演算結果であるアウタ回転速度Ｒｏｕｔを出力する。このアウタ回転速度Ｒｏｕｔは、アウタヨーモータ１７およびアウタピッチモータ１８にそれぞれ対応して与えられ、このアウタ回転速度Ｒｏｕｔに従って、アウタヨーモータ１７は、アウタ基部１５に対してアウタ可動部１６を角変位させ、アウタピッチモータ１８は、アウタ可動部１６に対してアウタ取付部２０を角変位させる。このように各モータ１７，１８から基台１１を支えにしてアウタジンバル部９のアウタ取付部２０にトルクが与えられ、アウタ取付部２０が角変位される。
【００２６】
インナジンバル部１０には、インナ角度検出手段である各角度センサ７，２９が設けられ、これら角度センサ７，２９によってアウタジンバル部９に対する監視カメラ２の角度がインナ角度として検出される。インナ第１の角度センサ７は、インナヨー角度センサであって、インナ基部２１に対するヨー可動部７０の角度を検出し、インナ第２の角度センサ２９は、インナピッチ角度センサであって、ヨー可動部７０に対するピッチ可動部７１の角度を検出する。
【００２７】
上述のようにアウタジンバル部９にインナジンバル部１０が設けられる構成であり、実カメラ角速度ωｉｎは、アウタ取付部２０の角速度である実アウタ角度ωｏｕｔを含んでいる。インナジンバル部１０は、実カメラ角速度ωｉｎから実アウタ角速度ωｏｕｔを減算する要素４０と、その減算結果である実相対角速度ωαを積分する要素４１があり、この実相対角速度ωαを積分した実相対角度θα（アウタ取付部２０に対するカメラ支持部７２の角度）が、インナヨー軸Ｌｉｙおよびインナピッチ軸Ｌｉｐまわりの角度成分として、各角度センサ７，８で検出される。この実相対角度θαが相対角度比較器３６に与えられる。
【００２８】
このようにしてインナジンバル部１０とアウタジンバル部９とが、制御系において相互に関連付けされ、カメラ安定台３は、インナジンバル部１０でレートループを形成して、監視カメラ２が空間的に安定され、かつ指令カメラ角速度ωｃ０で角変位されるように制御しながら、インナジンバル部１０に対するアウタジンバル部９の相対角度が０になるように、したがってアウタジンバル部９がインナジンバル部１０に追従するように制御している。
【００２９】
またアウタジンバル部９には、各角度センサ５，６が設けられ、これら角度センサ５，６によって、基台１１に対するアウタ取付部２０（インナジンバル部１０）の角度がアウタ角度として検出される。アウタ第１の角度センサ５は、アウタヨー角度センサであって、アウタ基部１５に対するアウタ可動部１６の角度を検出し、アウタ第２の角度センサ６は、アウタピッチ角度センサであって、アウタ可動部１６に対するアウタ取付部２０の角度を検出する。つまりアウタジンバル部９は、実アウタ角速度（アウタ取付部２０の角速度）ωｏｕｔを積分する要素４２を備えており、その積分値である実アウタ角度θｏｕｔ、したがって基台１１に対するインナジンバル部１０の角度を、アウタヨー軸まわりの角度およびアウタピッチ軸まわりの角度成分として、各角度センサ５，６で検出することができる。
【００３０】
ここで、角度検出手段である各角度センサ５〜７，２９は、たとえばポテンショメータによって実現されてもよい。
【００３１】
またカメラ安定台３は、撮像方向演算手段である角度演算器４５を有しており、この角度演算器４５には、検出された実相対角度θαと、検出された実アウタ角度θｏｕｔとが与えられる。角度演算器４５では、実相対角度θαと実アウタ角度θｏｕｔとが加算されて、撮像角度である実カメラ角度θｉｎ、したがって基台１１に対する監視カメラ２の角度が求められ、出力される。
【００３２】
移動体の本体１３に対する基台１１の揺動は極めて小さいものであり、この揺動による監視カメラ２の角変位への影響は無視できる程度である。これによって図３に示すように、実アウタ角度θｏｕｔは、移動体の機軸Ｌ０に対してアウタジンバル軸Ｌｏｕｔ（インナヨー軸と一致）の成す角度として検出され、実相対角度θαは、アウタジンバル軸Ｌｏｕｔに対してインナジンバル軸Ｌｉｎ（撮像光軸Ｃｃと一致）の成す角度として検出され、したがって実カメラ角度θｉｎは、移動体の機軸Ｌ０に対してインナジンバル軸Ｌｉｎの成す角度として求めることができる。
【００３３】
監視装置１では、サーチライト４によって照射すべき目標方向を変更するためのサーチライト４の角速度として、カメラ安定台３で検出演算して求められた実カメラ角度θｉｎが、サーチライト安定台８に入力される。この導出された実カメラ角度θｉｎは、監視カメラ２による撮像方向を表しており、この実カメラ角度θｉｎがサーチライト４の照射方向を指令する指令値として、サーチライト安定台８のライト角度比較器５０に与えられる。実カメラ角度θｉｎおよび検出された実ライト角度θｓが、ライト角度比較器５０に与えられ、ライト角度比較器５０は、実カメラ角度θｉｎから実ライト角度θｓを減算して、そのライト角度偏差Δθｃｓ（＝θｉｎ−θｓ）を出力する。
【００３４】
ライト角度偏差Δθｃｓは、旋回速度リミッタ５１を通り、ライトを指向させるための角速度指令ωｓ０となる。旋回速度リミッタ５１は、損傷防止および安全性に基づいて予め設定される最高角速度以下の角速度である指令ライト角速度ωｓ０を、演算して求め、出力する。指令照射角速度である指令ライト角速度ωｓ０およびレートセンサ５５により検出された実ライト角速度ωｓが、ライト角速度比較器５２に与えられ、ライト角速度比較器５２は、指令ライト角速度ωｓ０から実ライト角速度ωｓを減算して、そのライト角速度偏差Δωｓ（＝ωｓ０−ωｓ）を出力する。
【００３５】
ライト角速度偏差Δωｓは、サーチライト制御手段であるライト制御演算器５３に与えられ、ライト制御演算器５３は、ライト角速度偏差Δωｃが０（零）になるライト台ヨーモータ２７およびライト台ピッチモータ２８の回転速度をそれぞれ演算し、その演算結果であるライト回転速度Ｒｃを出力する。このライト回転速度Ｒｃは、ライト台ヨーモータ２７およびライト台ピッチモータ２８にそれぞれ対応して与えられ、このライト回転速度Ｒｃに従って、ライト台ヨーモータ２７は、ライト台基部２５に対してライト台可動部２６を角変位させ、ライト台ピッチモータ２８は、ライト台可動部２６に対してライト支持部７４を角変位させる。このように各モータ２７，２８から基台１１を支えにしてサーチライト４にトルクが与えられ、サーチライト４が角変位される。
【００３６】
サーチライト４には、空間的な照射角速度検出手段であるレートセンサ５５が設けられており、このレートセンサ５５によって、照射方向に垂直である直交２軸まわりの角速度成分として、サーチライト４の角速度が検出され、その検出された角速度である照射角速度としての実ライト角速度ωｓがライト角速度比較器５２に与えられる。このようにサーチライト４の実際の角速度を検出してフィードバックし、ライト角速度偏差Δωｓが０になる角速度で、したがって指令ライト角速度ωｓ０でサーチライト４が角変位される。レートセンサ５５は、監視カメラ２に設けられるレートセンサ３５と同様のセンサを用いることができる。
【００３７】
またサーチライト安定台８には、照射角度検出手段である角度センサ５７，５８が設けられ、これら角度センサ５７，５８によって、照射角度としての実ライト角度θｓであるサーチライト４の角度、したがって照射方向が検出される。ライト台第１の角度センサ５７は、ライト台ヨー角度センサであって、ライト台基部２５に対するライト台可動部２６の角度を検出し、ライト台第２の角度センサ５８は、ライト台ピッチ角度センサであって、ライト台可動部２６に対するライト支持部の角度を検出する。つまりサーチライト安定台８は、サーチライト４の実ライト角速度ωｓを積分する要素５６を備える。その積分値である実ライト角度θｓ、したがって基台１１に対するサーチライト４の角度を、ライト台ヨー軸まわりの角度およびライト台ピッチ軸まわりの角度成分として、各角度センサ５７，５８で検出することができる。この検出された実ライト角度θｓがライト角度比較器５０に与えられる。
【００３８】
このようにサーチライト４の実際の角度θｓ、したがって照射方向を検出してフィードバックし、ライト角度偏差Δθｓが０になるように、したがってサーチライト４の照射方向と監視カメラ２の撮像方向とが平行になるように、サーチライトの角速度が指令される。したがってサーチライト４の照射方向を監視カメラ２の撮像方向に追従させることができる。さらに上述のようにサーチライト４の実ライト角速度ωｓをフィードバックして制御することによって、照射方向の撮像方向に対する追従性を高くすることができる。角度検出手段である各角度センサ５７，５８は、たとえばポテンショメータによって実現されてもよい。
【００３９】
図２には、撮像方向および照射方向の制御に関する構成だけを示したが、図１に示すようにカメラ安定台３は、撮像光軸Ｃｃ（インナロール軸Ｌｉｒ）まわりに監視カメラ２を角変位させるインナロールモータ２４と、ピッチ可動部７１に対するカメラ支持部７２の撮像光軸Ｃｃまわりの角度を検出するインナ第３の角度センサ３０、したがってインナロール角度センサを有している。これによって監視カメラ２を撮像光軸Ｃｃまわりに制御することが可能である。
【００４０】
このような監視装置１によれば、監視カメラ２は、カメラ安定台３で、監視者の入力に基づいて撮像方向を変更することができるだけでなく、監視カメラ２が設けられるカメラ安定台３は、複数段の駆動部であるアウタジンバル部９およびインナジンバル部１０を備えており、各段のジンバル部９，１０によって、監視カメラ２の撮像方向が撮像すべき目標方向に一致するように、監視カメラ２を角変位駆動することができる。これによって監視装置１が、移動体の移動に伴う振動および揺動が伝達され、または空気力を受けるなど、撮像方向が変化してしまうような外的要因の影響を受けても、その影響が撮像手段に伝わって、撮像方向が不所望に変化してしまうことを、複数段階の抑制制御によって、高精度に抑制し、撮像手段を安定させることができる。
【００４１】
しかもカメラ安定台３では、アウタジンバル部９およびインナジンバル部１０が、相互に独立した制御ループで制御するのではなく、相互に関連付けされる制御ループで制御されるので、上記高精度の抑制を確実に達成することができる。さらにインナジンバル部１０でレートループを形成してインナジンバル部１０を制御しながら、アウタジンバル部９をインナジンバル部１０に追従させる制御ループを構成するので、単に相互の関連性を持たせるだけでなく、インナジンバル部１０およびアウタジンバル部９に安定制御の負荷を分配することができ、いずれかに安定制御の大きな負荷がかかることが防止される制御ループであって、かつ簡単な制御ループを実現できる。したがって簡単な制御ループで制御負荷を各ジンバル部９，１０に分配して、高精度な監視カメラ２の制御を実現できる。
【００４２】
したがって監視カメラ２による撮像方向が不所望に変化してしまうことを、複数段階の抑制制御によって、高精度に抑制し、監視カメラ２を高精度に安定させることができる。したがって監視カメラ２に望遠レンズを設けて撮像することによって、遠距離の領域をぶれの無い鮮明な画像で捉えることができるので、遠距離の領域の監視をすることができる。監視装置１では、従来の単数段の抑制制御を行う装置に比べて、監視カメラ２のぶれ量を１００分の１程度に抑えることができる。したがってたとえば従来の技術では、監視カメラからの距離が２００ｍ程度までの領域でなければ、得られた画像を見てその領域の状況を判断することができなかったのに対し、本発明の監視装置１では、監視カメラ２からの距離が数（４〜５）ｋｍ程度までの領域であれば、望遠レンズを用いて鮮明な画像を得て、その領域の状況を判断することができる。したがって従来の技術では不可能であった数ｋｍ程度の遠距離の領域における監視をすることができる。
【００４３】
また監視装置１は、各角度センサ５，６，７，２９を備え、カメラ安定台３によって安定された監視カメラ２の撮像方向が検出され、サーチライト安定台８によって、サーチライト４の照射方向が検出された実際の撮像方向に一致するように、サーチライト４を角変位駆動することができる。このように監視カメラ２と無関係に独立してサーチライト４の安定制御をするのではなく、監視カメラ２の実際の撮像方向に関連付けてサーチライト４を安定制御している。したがって上述のような外的要因に対して、単に照射方向の変化を抑制するのではなく、監視カメラ２の撮像方向を追尾して、撮像方向に対する照射方向のずれを小さく抑えることができる。
【００４４】
さらに監視カメラ２用のカメラ安定台３と、サーチライト４用のサーチライト安定台８とを個別に設け、監視カメラ２の撮像方向を検出してサーチライト４の制御指令値として用い、監視カメラ２とサーチライト４とに関連を持たせることによって、１つの安定台への負担を小さくして、監視カメラ２およびサーチライト４の安定精度をそれぞれ高くし、かつ相互に関連性を持たせて、相互のずれを小さくすることができる。
【００４５】
このように撮像方向に対する照射方向の追尾精度を高くすることができるので、監視カメラ２によって撮像される領域全体に確実に照射するために照射角度に含まれる余裕を小さくすることができ、照射角度（ビーム径）を小さく絞ることができる。したがって同一条件の領域の撮像にあたって必要とされるサーチライト４の電力を小さくすることができるうえ、サーチライト４を小形にすることができる。
【００４６】
またサーチライト安定台８も、カメラ安定台３と同様に２重ジンバル構造にしてもよいが、サーチライト４の光軸ぶれは、得られる像の鮮明度に影響しないので、サーチライト安定台８は、１重ジンバル構造で十分な効果が得られる。したがってサーチライト安定台８を１重ジンバル構造として、十分な照射角度の絞込みを達成したうえで、製造を容易にしかつ安価に製造することができるようになる。
【００４７】
さらに監視装置１は、基台１１が制振器１２を介して本体１３に設置されるので、監視カメラ２およびサーチライト４の安定性をさらに向上することができる。図４のように、監視装置１をモデル化して示すと、基台１１上に、ベアリング要素を介して監視カメラ２およびサーチライト４が支持される。監視装置１を設計するにあたって、基台１１上に支持される構成体（カメラ２、ライト４、各安定台３，８を含む）の重心位置Ｇ０が基台１１に支持される点Ｐと一致するように構成される。
【００４８】
たとえば一例として、図５に示すように監視カメラ２に上下方向の視野角βが０．３５度となる望遠レンズを装着してカメラからの距離Ｙが４ｋｍである領域を撮像すると、撮像される領域の上下方向の距離Ｘは、２４ｍとなる。これに対して移動体の振動（たとえばエンジンに起因）による並進幅は、数ｍｍ程度であり、この振動が、この並進の振動のまま監視カメラ２に伝達されたとしても、得られる画像への影響は無視できるものである。
【００４９】
実際には、上記重心位置Ｇ０と、支持点Ｐとがずれる場合があるとともに、基台１１と、監視カメラ２およびサーチライト４との間には、電気ケーブルなどの配線を含むばね要素５９が介在しており、移動体の並進が監視カメラ２およびサーチライト４の揺動として伝達されてしまう。したがって制振器１２を用いて基台１１に移動体から振動が伝達されないようにすることによって、これによっても監視カメラ２およびサーチライト４の揺動を抑制することができる。したがって監視カメラ２およびサーチライト４の安定精度をさらに向上することができる。
【００５０】
さらにサーチライト２は、近赤外線を照射することができ、監視カメラ２は近赤外線によって撮像することができる。これによって監視をしていることが夜間周囲に容易に判断されない状態で、所定の領域を監視することができる。したがって所定の領域で人的に生じる事象、たとえば密入国および密漁などの犯罪などを好適に監視することができる。しかも近赤外線を用いることによって、温度差が無くても色彩が異なる部分が判別可能な画像を得ることができるので、物体に記された文字および図形を画像から判別することができ、詳細な情報、たとえば船体に記される船名および船籍などの情報を取得することができる。
【００５１】
図６は、本発明の実施の他の形態の監視装置１Ａを簡略化して示す斜視図であり、図７は、監視装置１Ａの制御系の構成を示すブロック図である。図６は、撮像方向および照射方向の制御のための構成を示す。監視装置１Ａは、図１〜図５を参照して上述した監視装置１と類似しており、同様の機能を有する構成は、同一の参照符号を付して、その説明を省略し、本実施の形態の特徴点についてだけ説明する。図１〜図５の監視装置１では、サーチライト４は、サーチライト安定台８に設けられたけれども、図６および図７の本実施の形態の監視装置１Ａでは、サーチライト４は、安定台３に設けられる。監視装置１Ａでは、１つの安定台３だけを有しており、この安定台３は、上述の監視装置１におけるカメラ安定台に相当する。このようにサーチライト安定台８が設けられない点を除いて、各装置１，１Ａは同様の構成である。
【００５２】
このように監視装置１Ａは、監視カメラ２と、監視カメラ２が設けられる安定手段である安定台３と、サーチライト４とを含む。安定台３は、監視カメラ２の撮像方向が撮像すべき目標方向に一致するように、少なくとも撮像方向に交差しかつ相互に交差する２軸まわりに監視カメラ２を角変位駆動する複数段の駆動部、したがってアウタジンバル部９およびインナジンバル部１０を有する。サーチライト４は、少なくとも１段の駆動部によって、したがってアウタジンバル部９によって、撮像方向に交差しかつ相互に交差する２軸まわりに、監視カメラ２とともに角変位駆動されるように、安定台３に設けられる。
【００５３】
さらに具体的には、安定台３は、アウタ可動部１６に対してアウタピッチ軸Ｌｏｐまわりに角変位自在であり、アウタ取付部と一体的に角変位するライト支持部６０が設けられる。アウタ可動部１６に設けられるアウタピッチモータ１８は、その出力軸がアウタ取付部およびライト支持部に連結されており、アウタ取付部およびライト支持部を一体的に角変位駆動することができる。このライト支持部にサーチライト４が設けられており、サーチライト４が監視カメラ２とともに角変位駆動され、安定制御される。
【００５４】
このような監視装置１Ａでは、サーチライト４の角速度は、アウタジンバル部９のアウタ取付部の角速度と同一であり、したがってインナジンバル部１０の減算要素４０に与えれる角速度は、アウタ角速度ωｏｕｔである。したがって制御系において、安定台３の構成は、角度演算器４５が設けられないが、その他の点において上述の形態のカメラ安定台３と同様の構成である。
【００５５】
本実施の形態において、各アウタジンバル部９の角度センサ５，６の出力は、たとえばインナジンバル部１０の角度センサ７，２９の出力とともに、別途に設けられる表示装置に与え、監視カメラ２の撮像方向を、したがって撮像光軸Ｃｃの基台１１に対して成す角度を監視者に表示できるようにしてもよい。また船舶においては、レーダに各角度センサ５〜７，２９，３０の角度情報を与え、レーダとの協働によって監視対象までの距離を求めるようにしてもよい。さらに移動体の機軸Ｌ０に対する角度から角度センサ５，６による角度を減算して、カメラ旋回指令として与え、移動体の角変位に拘わらず、機軸Ｌ０に対して一定の角度を成す方向を撮像するように制御してもよい。このような各角度センサ５〜７，２９，３０の出力の利用方法は、図１〜図５の装置１に適用してもよい。
【００５６】
このような本実施の形態の監視装置１Ａもまた、監視装置１と同様に、撮像方向が変化してしまうような外的要因の影響を受けても、その影響が監視カメラ２に伝わって、撮像方向が不所望に変化してしまうことを、複数段階の抑制制御によって、高精度に抑制し、監視カメラ２を安定させることができる。したがって遠距離の領域の監視をすることができる。また安定台３に、サーチライト４が設けられ、アウタジンバル部９によって、監視カメラ２とともに角変位駆動される。これによって監視カメラ２と一緒にサーチライト４が安定制御される。したがってサーチライト４がが撮像方向に関連付けられて安定制御され、撮像方向を追尾する状態で安定制御され、撮像方向に対する照射方向のずれを小さく抑えることができる。撮像手段によって撮像される領域全体に確実に照射するために照射角度に含まれる余裕を小さくすることができ、照射角度を小さく絞ることができる。したがって同一条件の領域の撮像にあたって必要とされる照射手段の電力を小さくすることができるうえ、照射手段を小形にすることができる。また近赤外線を用いることによる上述の効果も同様に達成することができる。
【００５７】
さらに監視装置１Ａでは、１つの安定台３だけを設ければよく、装置を小形にすることができる。しかもインナジンバル部１０は、監視カメラ２を安定させるためだけに用いることができ、その負担を小さくすることができるので、サーチライト４を監視カメラ２と同様にインナジンバル部１０に支持させて設ける構成に比べて、小形の装置で監視カメラ２の安定精度を高くし、上述のような遠距離の領域の監視をより確実に実現することができる。サーチライト４に関しては、アウタジンバル部９だけで、十分な照射角度の絞り込みを達成することができる。
【００５８】
上述の各実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において、構成を変更することができる。たとえば安定手段としてジンバル構造の安定台を用いているけれども、他の構造の安定手段を用いてもよい。また撮像手段が設けられる安定手段は、複数段の駆動部として、２重ジンバル構造（２段）を採用したけれども、３段以上の駆動部、たとえば３重ジンバル構造、４重ジンバル構造など、複数重ジンバル構造であってもよい。また監視対象によっては、近赤外線以外の赤外線および可視光などの他の周波数帯域の電磁波を用いるようにしてもよく、用いる電磁波に応じて、蓄積型ＣＣＤカメラなどを監視カメラとして適宜用いることができる。さらに監視装置の設置対象は、必ずしも移動体でなくてもよく、たとえば建物などであってもよく、自動車の通行などにによって建物が振動しても鮮明な画像を得ることができる。
【００５９】
また各軸Ｌｏｙ，Ｌｏｐ，Ｌｉｙ，Ｌｉｐ，Ｌｉｒ（Ｃｃ）の相互の関係は、上述の関係、したがって垂直または交差に限らず、たとえばねじれの位置などにあってもよく、各軸Ｌｓｙ，Ｌｓｐ，Ｃｓに関しても同様である。さらにこれらの軸のつながり順は、たとえば外側（基台）からアウタヨー軸、アウタピッチ軸、インナピッチ軸、インナヨー軸およびインナロール軸の順など、適宜に選択することができる。すなわちアウタジンバル部に相互に交差する方向に延びるアウタ第１軸およびアウタ第２軸を有し、インナジンバル部に相互に交差する方向に延びるインナ第１軸およびインナ第２軸を有していればよく、各軸の方向およびつながりは、任意である。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、撮像手段が設けられる撮像手段用安定手段は、インナジンバル部とアウタジンバル部とを有する２重ジンバル機構を有し、インナジンバル部によって撮像手段を角変位駆動し、アウタジンバル部がインナジンバル部に追従して角変位する。インナジンバル部は、撮像手段の角速度をフィードバックする制御ループを形成して、指令撮像角速度と検出される撮像角速度との偏差が０になるように、撮像手段を角変位駆動する。アウタジンバル部は、指令相対角度と検出されるインナ角度との偏差が０になるように、インナジンバル部に追従して角変位する。このようにして撮像手段の撮像方向が撮像すべき目標方向と一致するように、撮像手段が角変位駆動される。これによって監視装置に外力が作用するなど、撮像方向が変化してしまうような外的要因の影響を受けても、その影響が撮像手段に伝わって、撮像方向が不所望に変化してしまうことを、インナジンバル部およびアウタジンバル部を有する撮像手段用安定手段による抑制制御によって、高精度に抑制し、撮像手段を安定させることができる。しかもインナジンバル部およびアウタジンバル部は、相互に独立した制御ループで個別に制御するのではなく、相互に関連付けられる制御ループで制御し、上記高精度の抑制を確実に達成することができる。さらにインナジンバル部でレートループを形成してインナジンバル部を制御しながら、アウタジンバル部をインナジンバル部に追従させる制御ループを構成するので、単に相互の関連性を持たせるだけでなく、インナジンバル部およびアウタジンバル部に安定制御の負荷を分配することができ、いずれかに安定制御の大きな負荷がかかることが防止される制御ループであって、かつ簡単な制御ループを実現できる。したがって簡単な制御ループで制御負荷を各ジンバル部に分配して、高精度な制御を実現できる。
また撮像方向演算手段が設けられ、撮像手段用安定手段によって安定された撮像手段の撮像方向を表す撮像角度が検出され、照射手段用安定手段によって、照射手段の照射方向が実際の撮像方向に一致するように、照射手段が角変位駆動される。このように撮像手段と無関係に照射手段の安定制御をするのではなく、撮像手段の実際の撮像方向に関連付けて照射手段を安定制御している。したがって上述のような外的要因に対して、単に照射方向の変化を抑制するのではなく、高精度に制御される撮像手段の撮像方向を追尾して、撮像方向に対する照射方向のずれを小さく抑えることができる。さらに照射手段用安定手段は、照射手段の角速度をフィードバックする制御ループを形成して、指令照射角速度と検出される照射角速度との偏差が０になるように、照射手段を角変位駆動する。これによって照射方向の撮像方向に対する追従性を高くすることができる。
【００６１】
請求項２記載の本発明によれば、撮像手段が設けられる安定手段は、インナジンバル部とアウタジンバル部とを有する２重ジンバル機構を有し、インナジンバル部によって撮像手段を角変位駆動し、アウタジンバル部がインナジンバル部に追従して角変位する。インナジンバル部は、撮像手段の角速度をフィードバックする制御ループを形成して、指令撮像角速度と検出される撮像角速度との偏差が０になるように、撮像手段を角変位駆動する。アウタジンバル部は、指令相対角度と検出されるインナ角度との偏差が０になるように、インナジンバル部に追従して角変位する。このようにして撮像手段の撮像方向が撮像すべき目標方向と一致するように、撮像手段が角変位駆動される。これによって監視装置に外力が作用するなど、撮像方向が変化してしまうような外的要因の影響を受けても、その影響が撮像手段に伝わって、撮像方向が不所望に変化してしまうことを、インナジンバル部およびアウタジンバル部を有する撮像手段用安定手段による抑制制御によって、高精度に抑制し、撮像手段を安定させることができる。しかもインナジンバル部およびアウタジンバル部は、相互に独立した制御ループで個別に制御するのではなく、相互に関連付けられる制御ループで制御し、上記高精度の抑制を確実に達成することができる。さらにインナジンバル部でレートループを形成してインナジンバル部を制御しながら、アウタジンバル部をインナジンバル部に追従させる制御ループを構成するので、単に相互の関連性を持たせるだけでなく、インナジンバル部およびアウタジンバル部に安定制御の負荷を分配することができ、いずれかに安定制御の大きな負荷がかかることが防止される制御ループであって、かつ簡単な制御ループを実現できる。したがって簡単な制御ループで制御負荷を各ジンバル部に分配して、高精度な制御を実現できる。
またこのように撮像手段を安定させる安定手段のアウタジンバル部に、照射手段が設けられ、アウタジンバル部によって、撮像手段とともに角変位駆動される。これによって安定手段で撮像手段が安定制御されると、これに伴って照射手段も安定制御される。したがって照射手段が撮像方向に関連付けられて安定制御され、高精度に制御される撮像方向を追尾する状態で安定制御され、撮像方向に対する照射方向のずれを小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の監視装置１を示す斜視図である。
【図２】監視装置１の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】移動体の機軸Ｌ０、アウタジンバル軸Ｌｏｕｔおよびインナジンバル軸Ｌｉｎの位置関係を示す図である。
【図４】監視装置１をモデル化して示す図である。
【図５】監視カメラ２による視野角β、撮像対象までの距離Ｘおよび撮像領域の距離Ｙを示す図である。
【図６】本発明の実施の他の形態の監視装置１Ａを示す斜視図である。
【図７】監視装置１Ａの制御系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，１Ａ  監視装置
２  監視カメラ
３，８  安定台
４  サーチライト
５〜７，２９，３０，５７，５８  角度センサ
９  アウタジンバル部
１０  インナジンバル部
１１  基台
１２  制振器
１７，１８，２２〜２４，２７，２８  モータ
３５，５５  レートセンサ
【図１】
0003548733.tif 000002
【図２】
0003548733.tif 000003
【図３】
0003548733.tif 000004
【図４】
0003548733.tif 000005
【図５】
0003548733.tif 000006
【図６】
0003548733.tif 000007
【図７】
0003548733.tif 000008