(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体もしくは機体に取り付け可能な筐体に設置された撮像装置の視軸を空間安定化させる視軸制御装置であって、
前記機体の基準軸の１つに平行に照射された光を取り込み、前記機体の基準軸回りの動揺を検出するジャイロの検出情報に基づいて、前記光を前記撮像装置に向けて偏向させる偏向手段と、
前記撮像装置に入射した前記光の入射位置と前記視軸との変位量を受け、該変位量に基づいて前記ジャイロの検出補正情報を演算して記憶部に記憶させ、前記ジャイロの前記検出情報に基づいて前記偏向手段を偏向させても前記光が前記機体の動揺に応じて移動または回転する場合に、前記変位量に応じた前記検出補正情報を前記記憶部より読み出して前記ジャイロの前記検出情報に付加することで制御情報を生成し、該制御情報に基づいて前記偏向手段の偏向量を制御する制御手段と、
を備えた視軸制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記機体の前記基準軸毎に前記ジャイロの前記検出補正情報を演算する、
請求項１に記載の視軸制御装置。
【請求項３】
前記撮像装置が取り込んだ前記光を含む画像情報を表示する表示手段と、
前記表示手段に表示された前記光の前記変位量に応じた修正情報が入力される入力手段と、
を備えた請求項１または請求項２に記載の視軸制御装置。
【請求項４】
前記偏向手段は、前記機体の前記基準軸に対して、前記光を発光する発光手段と該発光手段に正対して配置された前記撮像装置との間に配置され、
前記制御手段は、前記発光手段の照射方向と前記機体の基準軸とを一致するように前記偏向手段の視軸を制御する、
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の視軸制御装置。
【請求項５】
撮像装置が設置された機体もしくは機体に取り付け可能な筐体の基準軸の１つに対して平行に照射された光を偏向手段で取り込み、
前記機体の前記基準軸回りの動揺を検出するジャイロの検出情報に基づいて、前記偏向手段により前記光を前記撮像装置に向けて偏向させ、
前記撮像装置に入射した前記光の入射位置と前記撮像装置の視軸との変位量を取り込み、該変位量に基いて前記ジャイロの検出補正情報を演算して記憶部に記憶させ、
前記ジャイロの前記検出情報に基づいて前記偏向手段を偏向させても前記光が前記機体の動揺に応じて移動または回転する場合に、前記変位量に応じた前記検出補正情報を前記記憶部より読み出して前記ジャイロの前記検出情報に付加することで制御情報を生成し、該制御情報に基づいて前記偏向手段の偏向量を制御する、
視軸制御装置のジャイロ検出補正方法。
【請求項６】
前記機体の前記基準軸に対して、発光手段により前記光を発光させ、
前記発光手段と、前記発光手段に正対して配置された前記撮像装置との間に前記偏向手段を配置し、
前記発光手段の照射方向と前記機体の基準軸とを一致するように前記偏向手段の視軸を制御する、
請求項５に記載の視軸制御装置のジャイロ検出補正方法。
【請求項７】
前記撮像装置が取り込んだ前記光を含む画像情報を表示手段に表示させ、
前記表示手段に表示された前記光の前記変位量に応じた修正情報が入力手段により入力される、
請求項５または請求項６に記載の視軸制御装置のジャイロ検出補正方法。
【請求項８】
機体に設置したジャイロの検出情報により視軸の空間安定化を行う視軸制御装置のコンピュータに実行させるジャイロ検出補正プログラムであって、
機体の基準軸回りの動揺を検出するジャイロの検出情報に基づいて、前記機体の前記基準軸の１つに対して平行に照射された光を前記撮像装置の視軸に向けて偏向させる偏向手段の制御情報を生成し、
前記撮像装置に入射した前記光の入射位置と前記視軸との変位量を取り込み、
該変位量に基づいて前記ジャイロの検出補正情報を演算して記憶部に記憶させ、
前記ジャイロの前記検出情報に基づいて前記偏向手段を偏向させても前記光が前記機体の動揺に応じて移動または回転する場合に、前記変位量に応じた前記検出補正情報を前記記憶部より読み出して前記ジャイロの前記検出情報に付加することで制御情報を生成し、該制御情報に基づいて前記偏向手段の偏向量を制御する、
処理を前記コンピュータに実行させるための視軸制御装置のジャイロ検出補正プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャイロの検出情報を利用して視軸を制御する視軸制御装置のジャイロ検出補正方法、そのジャイロ検出補正プログラム、および視軸制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機や艦船などの機体（Platform）に搭載して利用する撮像装置では、その視軸を指向させる手段として視軸制御装置が用いられる。この視軸制御装置では、機体の動揺などに対して視軸のブレを無くすために、視軸をアイソレートし、視軸の空間安定化を図ることが必要になる。視軸制御装置では、たとえばジャイロなどの慣性センサを撮像装置が設置された機体に固定し、検出した動揺量に基づいて視軸のブレを補正する、所謂ストラップダウン方式が知られている。
【０００３】
このような視軸制御装置では、たとえば航行体の動揺に対してジャイロで検出した光軸回りの回転角と、角度補正演算部で出力した光軸回りの回転角から偏差を求めてフィードバック制御することが知られている。（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１５４０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、視軸制御装置では、たとえば慣性センサ検出軸の座標系と、撮像装置の上下、または左右方向への駆動方向に対応する軸の座標系を一致させるアライメントを取ることが空間安定化の精度に繋がる。慣性センサがたとえば上下（チルト）方向の動揺成分の一部を左右（パン）方向の動揺として検出すると、その検出情報を元に安定化処理を行ってしまう。また、誤検出した左右方向の動揺をさらに上下方向として検出することで、視軸ブレがいつまでも残留してしまうことになる。
【０００６】
ストラップダウン方式の視軸制御装置では、撮像装置が固定された機体に慣性センサが取付けられ、機体の動揺量に基づいて視軸制御を行っている。撮像装置の視軸を動かしても慣性センサが搭載された機体は動作しないことから、撮像装置の視軸動作に連動して慣性センサの検出精度を確認することはできない。すなわち、撮像装置の視軸の駆動方向に対する軸の座標系と慣性センサの検出軸の座標系を直接調整することはできない。
【０００７】
そこで、このような視軸制御装置では、たとえば慣性センサのアライメントを行うために擬似的な実装状態を構成する必要がある。具体的には、撮像装置のパンまたはチルト動作に対応してヨー軸方向またはピッチ軸方向に回転可能なサーキュラ・テーブルや動揺試験機などの旋回装置に視軸制御装置、撮像装置、慣性センサを搭載する。そして、アライメント処理では、旋回装置をヨー軸またはピッチ軸に対して回動させることで機体の動揺を再現する。このときに慣性センサにおいてヨー方向、またはピッチ方向に動揺検出量が現われないように、慣性センサなどの実装位置を調整する。
【０００８】
この調整処理には、撮像装置と旋回装置との間のアライメント処理および旋回装置と慣性センサとのアライメント処理が必要である。これらのアライメント処理では、たとえばそれぞれ複数の設定工程が含まれており、最終的な慣性センサと撮像装置とのアライメントを取るために多大な時間を要していた。また、この調整処理では、たとえば旋回装置とのアライメントを介して、撮像装置と慣性センサとのアライメントをとることから、いずれか一方の調整ズレによっても完全なアライメントが取れないという課題がある。
【０００９】
そこで、本開示の視軸制御装置、視軸制御装置のジャイロ検出補正方法、およびそのジャイロ検出補正プログラムの目的は、ストラップダウン方式で構成された視軸制御装置のアライメント処理の簡便化を図ることにある。
【００１０】
また本開示の他の目的は、視軸の空間安定化機能の精度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の構成は、機体もしくは機体に取り付け可能な筐体に設置された撮像装置の視軸を空間安定化させる構成であって、偏向手段と制御手段を備える。偏向手段は、機体の基準軸の１つに平行に照射された光を取り込み、機体の基準軸回りの動揺を検出するジャイロの検出情報に基づいて、光を撮像装置に向けて偏向させる。制御手段は、撮像装置に入射した光の入射位置と視軸との変位量を受け、変位量に基づいてジャイロの検出補正情報を演算して記憶部に記憶させ、ジャイロの検出情報に基づいて偏向手段を偏向させても光が機体の動揺に応じて移動または回転する場合に、変位量に応じた検出補正情報を記憶部より読み出してジャイロの検出情報に付加することで制御情報を生成し、該制御情報に基づいて偏向手段の偏向量を制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の視軸制御装置、視軸制御装置のジャイロ検出補正方法、またはそのジャイロ検出補正プログラムによれば、次のいずれかの効果が得られる。
【００１３】
(1) 撮像装置が設置された機体に対して平行な光を撮像装置に取り込ませて、ジャイロの検出状態を判別し、この検出状態に基づいて視軸制御装置の補正情報を演算することで、少ない工程で慣性センサのアライメントが行える。
【００１４】
(2) 撮像装置に取り込んだ光を含む画像情報によってアライメントが行えるので、設定作業の簡易化が図られる。
【００１５】
(3)機体と、撮像装置や視軸制御装置との間で、個別の調整を行わないので、多段階の調整処理による検出誤差の発生を防止でき、視軸制御装置の空間安定化機能に対する信頼度が高められる。
【００１６】
そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係る視軸制御装置のジャイロアライメントシステムの一例を示す図である。
【図２】ジャイロアライメント制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施の形態に係るストラップダウン方式による視軸制御の構成例を示す図である。
【図４】視軸制御機能の一例を示す図である。
【図５】ジャイロアライメント設定装置の構成例を示す図である。
【図６】基準光の発光方向と動揺試験機のｘ軸との調整状態例を示す図である。
【図７】入射された基準光の画像を示す図である。
【図８】ピッチ軸、ヨー軸まわりのジャイロアライメントの原理を示す図である。
【図９】視軸ブレの状態例を示す図である。
【図１０】ロール軸まわりのジャイロアライメントの原理を示す図である。
【図１１】視軸ブレの状態例を示す図である。
【図１２】空間安定化を機能させた状態における視軸制御機能の一例を示す図である。
【図１３】基準光に対する視軸制御の一例を示す図である。
【図１４】視軸制御の状態例を示す図である。
【図１５】第３の実施の形態に係る視軸制御装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図１６】視軸制御装置の制御構成例を示す図である。
【図１７】コンピュータの構成例を示す図である。
【図１８】動揺試験機の構成例をｘ軸方向から示す図である。
【図１９】動揺試験機の構成例をｙ軸方向から示す図である。
【図２０】動揺試験機の制御構成例を示す図である。
【図２１】発光手段の一例を示す図である。
【図２２】ジャイロアライメント処理の一例を示すフローチャートである。
【図２３】ジャイロアライメントの設定準備処理を示すフローチャートである。
【図２４】ピッチ、ヨー軸まわりの空間安定化処理の一例を示すフローチャートである。
【図２５】ピッチ、ヨー軸まわりのアライメント処理の一例を示すフローチャートである。
【図２６】ロール軸まわりの空間安定化処理の一例を示すフローチャートである。
【図２７】ロール軸まわりのアライメント処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
【００１９】
図１は、第１の実施の形態に係る視軸制御装置のジャイロアライメントシステムの構成例を示している。図１に示す構成は一例であって、本発明が斯かる構成に限定されるものではない。
【００２０】
図１に示す視軸制御装置のジャイロアライメントシステム２は、本開示の視軸制御装置のジャイロ検出補正方法を実行する手段の一例である。このジャイロアライメントシステム２には、撮像装置４の視軸の指向機能および機体６の動揺に対する空間安定化機能を備えた視軸制御装置８、発光手段１０およびジャイロ１２が含まれる。このジャイロアライメントシステム２では、発光手段１０から発せられた基準光が視軸制御装置８を介して撮像装置４に入射された状態を利用して、機体６の動揺に対するジャイロ１２のアライメントを行う。
【００２１】
撮像装置４は、撮像対象の静止画像や動画像を撮影する手段の一例である。この撮像装置４は機体６上において、視軸制御装置８に対して所定の位置に固定されている。この撮像装置４には、視軸制御装置８によって視軸が指向されてその画像が取り込まれる。またこの撮像装置４は、たとえば図示しない表示手段に接続されている。そしてこの表示手段には、撮像装置４が取り込んだ画像が表示される。
【００２２】
機体６は、船舶や航空機などの構造体であり、撮像装置４、視軸制御装置８、ジャイロ１２が固定設置される。また、固定設置された各要素は、角度や位置の関係は保持されている。また、通常、アライメント調整は、機体本機に搭載する前に、各要素間の角度や位置関係を保持する筐体において実施されることから、筐体を意味していると考えてもよい。また、本発明の説明においては、機体６は、模擬的に動揺を印加する手段である。すなわち、この機体６には、たとえば基準軸として、水平面上の２軸にロール（ＲＯＬＬ）軸（ｘ軸）およびピッチ（ＰＩＴＣＨ）軸（ｙ軸）、およびこれらの直交するヨー（ＹＡＷ）軸（ｚ軸）が設定されている。機体６は、各基準軸を中心として軸回りに回動し、動揺することで、撮像装置４、視軸制御装置８およびジャイロ１２を傾斜させる。製造工程や調整工程における上記のアライメント調整では、機体６としてたとえば視軸制御装置８およびジャイロ１２が設置されて、角度や位置関係を保持する筐体を動揺試験機上に搭載して行われる。
【００２３】
視軸制御装置８は、本開示の視軸制御装置の一例である。視軸制御装置８は、撮像装置４の視軸を撮像対象に向けて指向させるとともに、機体の６の動揺に対して視軸のブレを無くす空間安定化機能を有する。視軸制御装置８は、たとえば撮像装置４の撮像方向の前面側に配置される偏向手段１４と、この偏向手段１４を制御する制御部１６で構成される。偏向手段１４は、たとえば視軸制御装置８に対して所定の方向に入射された光や像を取り込み、撮像装置４側に向けて偏向させる。
【００２４】
偏向手段１４は、たとえば２枚のウェッジプリズムで構成されている。これらのウェッジプリズムは、撮像装置４の視軸を通過させるように視軸方向に並べて近接させている。視軸制御装置８では、これらのプリズムを所定の軸回りに回転させることで撮像装置４の視軸を偏向させる。また、視軸制御装置８では、空間安定化処理として、ジャイロ１２からの動揺検出結果に基づいて偏向手段１４を動作させることで、撮像装置４の視軸を機体６の動揺から独立させている。
【００２５】
制御部１６は、偏向手段１４を制御しており、たとえばジャイロ１２からの動揺検出情報を取り込み、この動揺量に基づいて偏向手段１４に対して制御情報を生成する。また、ジャイロ１２のアライメント処理では、制御部１６は、撮像装置４に取り込まれた画像に基づいて入力された変位量を取り込んで、ジャイロ１２の検出補正情報の演算を行う。そして、制御部１６は、ジャイロ１２からの検出情報に対し、演算した検出補正情報を付加して偏向手段１４に対する制御情報を生成する。制御部１６は、この制御情報に基づいてジャイロ１２の検出情報が補正され、偏光手段１４の偏向量が制御される。
【００２６】
ジャイロ１２は、機体６に設置されて、その傾斜角度または傾斜角速度を検出する慣性センサの一例である。このジャイロ１２には、たとえば検出方向を示す独立した検出軸として、水平面上の２軸にＸ１軸およびＹ１軸が設定され、これら２軸に直交してＺ１軸が設定されている。
【００２７】
また、視軸制御装置８には、たとえば偏向手段１４によって指向された視軸に固定される独立した視軸方向軸として、水平面上の２軸にＸ２軸およびＹ２軸が設定され、これら２軸に直交してＺ２軸が設定されている。この視軸方向軸は、たとえば撮像装置４の視軸を指向させるために外部から入力された視軸角指令によって、所定の方向に指向された視軸を基準にして設定される。
【００２８】
発光手段１０は、ジャイロ１２のアライメントを取るための基準光を発光する手段であり、たとえばコリメータなどを利用する。この発光手段１０は、偏向手段１４に対して正対状態に配置され、たとえば機体６の基準軸の内の１つであるロール軸（ｘ軸）に平行な基準光を発光する。発光手段１０による発光方向は、たとえば撮像装置４に取り込まれた基準光を含む画像情報に基づいて調整すればよい。
【００２９】
偏向手段１４では、発光手段１０から発せられた基準光を取り込み、この基準光を含む像を撮像装置４側に向けて偏向する。このとき偏向手段１４は、基準光を機体６に固定された撮像装置４に対して所定の基準位置に向けるように偏向することで、偏向手段１４に設定された視軸方向軸と機体６の基準軸とが一致した状態となる。この基準位置は、たとえば撮像装置４の視軸中心に設定すればよい。
【００３０】
このジャイロアライメントシステム２では、基準光を取り込んだ画像を利用し、ジャイロ１２の検出軸に対する補正情報を演算する。この補正情報の演算処理は、たとえば基準軸毎の機体６の動揺に対して実行される。これにより、空間安定化処理を実行した視軸制御装置８の視軸ブレに基づいて、ジャイロ１２の検出軸と、機体６の基準軸および撮像装置４の視軸とを一致させる。
【００３１】
図２は、ジャイロアライメント制御処理の一例を示している。図２に示す処理内容、処理手順は、本開示の視軸制御装置のジャイロ検出補正方法、またはジャイロ検出補正プログラムの一例である。
【００３２】
この制御処理では、発光手段１０から発光された基準光を撮像装置４側に向けて偏向させる（Ｓ１）。偏向手段１４は、たとえば機体６の基準軸であるｘ軸方向に正対状態に配置された発光手段１０から平行に発せられた基準光を取り込む。そして、偏向手段１４は、取り込んだ基準光を撮像装置４の基準位置に向けて指向させる。
【００３３】
動揺手段を構成する機体６は、基準軸毎に動揺処理を行う（Ｓ２）。この動揺処理では、たとえば１つめのアライメントとして、基準光の光軸および偏向手段１４の視軸を一致させたｘ軸まわりに機体６を動揺させる。この動揺処理により、視軸制御装置８では、たとえばｙ軸方向およびｚ軸方向について視軸が回転しないように視軸の空間安定化処理を行う。
【００３４】
視軸制御装置８の制御部１６は、視軸制御装置８の空間安定化機能を動作させると、ジャイロ１２が検出した動揺量の検出情報を取り込む（Ｓ３）。そして制御部１６は、ジャイロ１２の検出情報に基づき、機体６の動揺に対して視軸を安定化させるための制御情報を演算する。そして偏向手段１４は、制御部１６が生成した制御情報に基づいて視軸を偏向させるように動作する。
【００３５】
撮像装置４では、偏向手段１４によって偏向された基準光を含む画像を取り込み、この画像を図示しない表示手段に表示する。このとき、たとえば入射された基準光の光点が機体６の動揺に応じて移動し、または回転している場合には、制御部１６は、この光点を画像の基準位置で安定化させるための変位量を取り込む（Ｓ４）。この変位量は、たとえば視軸制御装置８に設置された図示しない入力手段によって入力される。
【００３６】
このジャイロアライメントシステム２では、既述のように機体６の基準軸に対して基準光の入射方向と偏向手段１４による視軸方向とを一致させている。そして撮像装置４に取り込んだ基準光が画像内で移動することは、視軸に対してジャイロの検出軸にズレが生じていることになる。
【００３７】
そこで、制御部１６では、ジャイロ１２の検出情報に対する検出補正情報を演算し（Ｓ５）、この検出補正情報によって視軸制御を行う。これにより、視軸制御装置４は、機体６に固定されたジャイロ１２の検出軸について、視軸に対する座標変換を行う。
【００３８】
アライメントシステム２では、上記のＳ２〜Ｓ５の処理について、機体６のｘ軸方向の動揺に対するアライメントを行ったのち、たとえばｙ軸まわりまたはｚ軸まわりのアライメントを行う。
【００３９】
この視軸制御装置８では、アライメント処理によって演算したジャイロ検出補正情報を記憶する。そして、視軸制御装置８は、たとえば撮像装置４およびジャイロ１２とともに実際の機体６に設置された際に、ジャイロ１２の検出情報とジャイロ補正情報とに基づいて偏向手段１４の視軸制御を行う。
【００４０】
斯かる構成によれば、撮像装置４が設置された機体６に対して平行な光を利用して、視軸制御装置８は、ジャイロ１２の検出補正情報を演算するので、少ない工程でジャイロ１２のアライメントが行える。また、撮像装置４に取り込んだ光を含む画像情報によってアライメントが行えるので、設定作業の簡易化が図られる。機体６と、撮像装置４や視軸制御装置８との間で、個別の調整を行わないので、多段階の調整処理による検出誤差の発生を防止でき、視軸制御装置の空間安定化機能に対する信頼度が高められる。
【００４１】
〔第２の実施の形態〕
【００４２】
図３は、第２の実施の形態に係るストラップダウン方式による視軸制御の構成例を示している。図３に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。
【００４３】
図３に示す視軸制御システム２０は、機体２２上に撮像装置４、ジャイロ１２、視軸制御機構２４およびプリズム２５を備えている。この視軸制御機構２４およびプリズム２５は、既述の偏向手段１４の一例であり、視軸制御機構２４によって撮像装置４の視軸を偏向する。は、本開示の視軸制御装置８は、視軸制御機構２４およびプリズム２５を含んで構成されている。この視軸制御機構２４は、ジャイロ１２によって検出した機体２２の動揺による傾斜角度または角速度情報などの検出情報に基づいてプリズム２５を指向させて視軸の空間安定化を図る。
【００４４】
この視軸制御装置８の空間安定化処理では、ジャイロ１２の検出座標系（Ｘ１―Ｙ１―Ｚ１）の検出状態によって、視軸制御装置８の視軸方向座標系（Ｘ２−Ｙ２−Ｚ２）の指向精度が左右される。そこで、視軸制御装置８は、ジャイロ１２の検出座標系と視軸制御装置８の視軸方向座標系を一致させるアライメントを行う。
【００４５】
図４は、視軸制御システムの機能構成例を示している。
【００４６】
図４に示す視軸制御システム２０は、撮像装置４の視軸の指向や機体２２の動揺に対する視軸の空間安定化を図るために視軸制御機構２４に対する視軸角制御を行う。視軸制御システム２０は、視軸制御機構２４に対する空間安定化処理の実行のＯＮ／ＯＦＦを切替える切替部３８を備えている。視軸制御機構２４は、たとえば制御部２４−１および機構部２４−２を含んで構成されている。視軸制御システム２０は、切替部３８をＯＮにすることで機体の２２の動揺に対して視軸を空間安定化させる制御を実行する。ジャイロ１２のアライメント処理において、たとえば視軸方向座標系と光軸との設定段階では、空間安定化処理をＯＦＦ状態にしている。
【００４７】
視軸制御システム２０は、ジャイロアライメント設定装置５０（図５）によって入力される動揺制御や基準光を利用してジャイロ１２の検出情報に対する補正情報の演算を行う。具体的には、視軸制御システム２０は、基準光を含む画像情報を利用し、ジャイロ１２の検出座標と視軸方向座標を一致させるための座標変換情報を設定する。
【００４８】
視軸制御システム２０による視軸角コマンドの生成機能の構成について説明する。視軸制御システム２０には、たとえば機体２２の動揺によって、以下の機体動揺レートが加えられる。
【数１】
0005962093.tif 000002
この機体動揺レートは、たとえば機体２２に設定された基準軸ｘ軸、ｙ軸またはｚ軸を基準に示されている。
【００４９】
ジャイロ１２では、加えられた機体動揺レートを検出する。ジャイロ１２による検出情報は、以下のジャイロ方向座標系で示す。
【数２】
0005962093.tif 000003
このジャイロ方向座標系で示す検出情報は、具体的に慣性空間に置かれたジャイロ１２が検出した物理量を示している。
【００５０】
ジャイロ１２が検出した検出情報は、視軸制御装置８の制御部１６に取り込まれる。制御部１６には、たとえば既述の切替部３８とともに、アライメント補正座標変換部２６、角度増分演算部２８、逆行列演算部３０、回転マトリクス計算部３２を含んで構成される。また、制御部１６には、行列演算部３４、座標変換行列−オイラー角変換部３６、メモリ部４０、オイラー角−座標変換行列変換部４２を含んで構成される。この制御部１６では、ジャイロ１２によって検出された動揺情報を利用し、この機体２２の動揺を空間座標に対してキャンセルするための動揺補正情報を生成する。
【００５１】
アライメント補正座標変換部２６は、ジャイロ１２による検出情報に対して補正情報を付加する機能部の一例である。このアライメント補正座標変換部２６による補正では、たとえば、ジャイロ方向座標系で検出された検出情報について、視軸方向座標系に座標変換させる演算処理を行う。この座標変換行列は、たとえば次式で表す。
【数３】
0005962093.tif 000004
【００５２】
このジャイロ−視軸方向座標変換行列は、たとえばジャイロ１２に対するアライメントが設定されない場合には、次式に示す単位行列Ｅが設定されている。
【数４】
0005962093.tif 000005
【００５３】
そして、アライメント補正座標変換部２６では、ジャイロ１２の検出値に対するアライメント処理により、以下の補正情報が付加された動揺検出情報が演算される。
【数５】
0005962093.tif 000006
【００５４】
角度増分演算部２８では、たとえば機体２２の動揺によって増加する角度を算出する。この算出処理では、たとえばジャイロ１２による動揺検出時間Δｔを取り込み、動揺検出情報に付加して角度の増加量を算出する。動揺検出時間Δｔは、たとえば図示しない計時手段などから取り込めばよい。
【００５５】
逆行列演算部３０では、たとえばジャイロ１２の検出情報に基づいて算出した機体２２の動揺による傾斜角度に対抗するための制御情報を示す逆行列を演算する。ここで算出された演算情報は、たとえば次式で表す。
【数６】
0005962093.tif 000007
【００５６】
回転マトリクス計算部３２では、逆行列演算部３０から演算情報を取り込み、動揺情報の回転マトリクスを算出する。この回転マトリクスは、たとえば以下の式で表す。
【数７】
0005962093.tif 000008
である。
【００５７】
行列演算部３４では、算出した回転マトリクスを取り込み、座標変換行列を算出する。この座標変換行列は、たとえば以下の式で表す。
【数８】
0005962093.tif 000009
となる。
【００５８】
ここで算出された座標変換行列は、座標変換行列−オイラー角変換部３６によって、視軸制御機構２４に対する動揺補正指令に変換される。この動揺補正指令は、たとえば、次式に示すように、プリズム２５に対する姿勢角度として、それぞれＲＬ角、ＥＬ角、ＡＺ角が設定される。オイラー角は、たとえば回転させる軸やその順序に基づいてそれぞれ異なる定義が設定されており、その定義毎に表される座標が異なる。そのため、本発明のアライメント処理では、オイラー角の定義を統一させる必要がある。具体的には、座標変換行列−オイラー角変換部３６と後述するオイラー角−座標変換行列変換部４２との間では、オイラー角について同一の定義を利用する。なお、以下に示す式は、所定のオイラー角の定義に基づいて設定された一例であり、座標変換行列−オイラー角変換部３６による設定がこの式に限定されるものではない。オイラー角の他の定義に基づいて変換処理の式を利用してもよい。
【数９】
0005962093.tif 000010
【００５９】
切替部３８が切替えられ、空間安定化機能がＯＮになると、ここで算出された動揺補正指令は、たとえばメモリ４０に記憶されるとともに、オイラー角−座標変換行列変換部４２によって座標変換行列に変換される。そして、この座標変換行列は、行列演算部３４に対してフィードバックされ、検出された動揺情報と組み合わせて次の動揺補正指令が生成される。切替部３８がＯＦＦの場合には、フィードバックされる座標変換行列は、視軸角指令に従った行列となる。たとえば図４に示すように視軸角指令が全て０の場合には、単位行列となる。
【００６０】
そして、動揺補正指令を含む視軸角コマンドに基づいて視軸制御機構２４を機能させ、機体動揺レートを物理的に積分４３した値の動揺角度θが打ち消されることで、視軸の空間安定化が図れる。この視軸制御システム２０では、機体２２の動揺に対するジャイロ１２の検出情報の適正化を図るために、アライメント補正座標変換部２６の変換行列を設定する。
【００６１】
視軸制御システム２０では、所定の視軸角に設定された視軸制御機構２４において得られる視軸に平行に入射させる基準光を利用してアライメント制御を行う。空間安定化を動作させた視軸制御装置２２では、ジャイロ１２の検出情報によって発生した画像のブレに対し、この画像ブレが発生しない状態に補正情報を設定することでアライメントをとる。
【００６２】
図５は、ジャイロのアライメント設定装置の構成例を示している。
【００６３】
図５に示すジャイロアライメント設定装置５０は、視軸制御システム２０の機体２２の動揺座標に対して平行に照射される基準光を利用して、ジャイロのアライメントの設定処理を行う。このジャイロアライメント設定装置５０には、たとえば基準光を発光する発光手段であるコリメータ５４や、機体２２を基準軸座標系（ｘ−ｙ−ｚ）において動揺させる動揺試験機５６を備える。
【００６４】
ジャイロ１２のアライメント処理において、プリズム２５は、機体２２の基準軸の内、ロール軸（ｘ軸）に対して平行に設定されている。また、プリズム２５は、基準光の発光方向に視軸方向座標系のＸ２軸（図６）が合わせられている。
【００６５】
＜基準光の発光方向と動揺試験機ｘ軸との調整処理＞
【００６６】
図６は、基準光の発光方向と動揺試験機ｘ軸との調整状態を示している。図６に示すコリメータ５４は、基準光の発光による光軸が動揺試験機５６の基準座標のｘ軸と平行になるように設置位置および発光方向が設定される。コリメータ５４の発光方向の調整処理は、プリズム２５を通じて撮像装置４に取り込まれた基準光の光点を含む画像情報に基づいて行われる。
【００６７】
図７に示す画像情報６０には、入射された基準光の光点６２が表示される。コリメータ５４の設定処理では、動揺試験機５６を基準軸のｘ軸まわりに動揺させ、この動揺に対して画像情報６０内の光点６２が移動しないように設置方向が調整される。このとき視軸制御装置のプリズム２５などを通して、撮像装置４に十分な光量が導かれるようにコリメータ５４の設置位置を適宜調整する。この光点６２は、動揺試験機５６を動揺させると、基準光の光軸と動揺試験機５６のｘ軸とが平行でなければ、入射方向に応じて回動する。これにより、画像情報６０内には、光点６２の軌跡６４が生じる。この調整処理では、たとえば光点６２の軌跡６４が生じないようにコリメータ５４を基準軸のピッチ軸（ｙ軸）方向またはヨー軸（ｚ軸）方向に調整する。この調整処理ではたとえば、コリメータ５４を図示しない２軸のあおり調整機構に搭載してもよく、または図示しないスペーサなどを用いてその傾きを調整してもよい。
【００６８】
＜基準光の発光方向と視軸の調整処理＞
【００６９】
以上の調整処理により、基準光の発光方向と動揺試験機５６の基準軸（ｘ軸）とを一致させる。これにより、視軸方向座標系（Ｘ２−Ｙ２−Ｚ２）は、基準光の発光方向と動揺試験機５６の基準軸座標系（ｘ−ｙ−ｚ）とを介して、ジャイロ座標系（Ｘ１−Ｙ１−Ｚ１）に関連づけられることでアライメント処理が行える。
【００７０】
＜ピッチ軸、ヨー軸まわりのアライメント処理＞
【００７１】
図８は、ジャイロのロール検出軸を、ピッチ軸、ヨー軸まわりにアライメント処理する原理の一例を示している。
【００７２】
このアライメント処理では、動揺試験機５６の基準軸座標方向の動揺に対するジャイロ１２に設定されたジャイロ方向座標系を調整する。
【００７３】
この調整処理では、アライメント補正座標変換２６おいてジャイロ−視軸方向座標変換行列を以下のように変更する。
【数１０】
0005962093.tif 000011
この式においてたとえば「Cyaw」は、「cos（yaw）」を示し、「Syaw」は、「sin（yaw）」を示している。そして、この調整処理では、式中の「yaw」、「pitch」の値が変更される。
【００７４】
図８に示す視軸制御機構２４およびプリズム２５は、視軸の空間安定化機能を動作させ、ジャイロ１２が検出する機体２２の傾斜に応じて視軸制御機構２４に対する動作制御を開始させる。空間安定化を開始（ＯＮ）させるとともに、動揺試験機５６を基準軸の１つであるロール軸（ｘ軸）を基準軸として回動させて機体２２をロール軸（ｘ軸）に動揺させる。これにより、ジャイロ１２にロール検出軸に対する動揺回転を検出させる。ジャイロ１２のロール検出軸が動揺試験機５６のロール軸と一致していない場合、ジャイロ１２のロール検出軸をピッチ軸、ヨー軸方向に調整するため、数式１０の「yaw」、「pitch」の値を変更する。
【００７５】
撮像装置４は、視軸制御装置８のプリズム２５を介して基準光を含む画像を取り込む。図９に示す画像情報６０には、基準光の光点６２が表示される。ジャイロ１２に設定されたジャイロ１２のロール軸検出方向と機体２２のロール動揺回転軸とが一致している場合、画像情報６０に含まれる基準光の光点６２は、静止状態となる。視軸方向座標系は、上記の設定処理によって基準光の発光方向および動揺試験機５６の基準軸に一致している。したがって動揺する機体２２に対し、撮像装置４の視軸は、視軸制御機構２４の安定化する。
【００７６】
ジャイロ１２ロール検出軸と動揺試験機のロール回転軸にズレがある場合、図９に示す画像情報６０の光点６２は、たとえばｙ軸および／またはｚ軸まわりに移動する画ブレが表示される。ジャイロのアライメント処理では、画像情報６０において光点６２が移動せず、たとえば基準位置として画像情報６０の中心位置に静止状態になるように調整する。この調整処理では、たとえば図示しない視軸制御装置８に設置された入力手段に対して、光点６２を基準位置に静止させる修正情報が入力される。この修正情報は、たとえば画像情報６０の光点６２をｙ軸方向および／またはｚ軸方向に移動させる情報であり、この修正情報に基づいて、変位量６８が設定される。
【００７７】
視軸制御装置８は、入力された変位量６８に基づいて、ジャイロ１２の検出補正情報を演算する。この検出補正情報は、空間座標を基準に設定されたジャイロ方向座標系の検出情報を動揺試験機５６の基準軸（ｘ軸）に一致させる座標変換情報である。
【００７８】
＜ロール軸まわりのアライメント＞
【００７９】
図１０は、ジャイロ１２のピッチ検出軸（もしくはヨー検出軸）を、ロール軸まわりにアライメントする原理の一例を示している。
【００８０】
このアライメント処理では、視軸制御装置８によって空間安定化を実行させた状態で、動揺試験機５６を基準軸の１つであるヨー軸（ｚ軸）を中心に回動させて、機体２２を基準軸方向のロール軸（ｘ軸）方向に動揺させる。そして、撮像装置４は、視軸制御装置８のプリズム２５を介して基準光を含む画像を取り込む。
【００８１】
図１１に示す画像情報６０には、たとえばロール軸（ｘ軸）方向に基準光の光点６２が移動して表示される。この光点６２の移動は、たとえばジャイロ方向座標系と視軸方向座標系とが一致していないことによって生じる。
【００８２】
そこで、ジャイロのアライメント処理では、画像情報６０において光点６２が移動せず、たとえば基準位置として画像情報６０の中心位置に静止状態になるように視軸を調整する。この調整処理では、たとえば図示しない視軸制御装置８に設置された入力手段に対して、光点６２を基準位置に静止させる変位量７０が入力される。変位量７０は、たとえば画像情報６０の光点６２をｘ軸方向に移動させる情報である。
【００８３】
このロール軸まわりのアライメント処理において、図１２に示すアライメント補正座標変換部２６は、入力された変位量７０に基づいてジャイロ−視軸方向座標変換行列を設定する。アライメント補正座標変換部２６は、たとえば変位量７０の値を変換処理し、ジャイロ−視軸方向座標変換行列の各パラメータ情報を設定する。
【００８４】
この時、アライメント補正座標変換行列は、以下のように表される。
【数１１】
0005962093.tif 000012
となり、上記の式において、「roll」の値を変更する。また「yaw」、「pitch」の値は、前項で調整した値を使用すればよい。
【００８５】
なお、ロール軸まわりのアライメント処理では、ヨー軸（ｚ軸）を中心に回動させる場合に限られず、ピッチ軸（ｙ軸）を中心に回動させてもよい。
【００８６】
＜画像内の空間安定化ポイントの位置調整処理＞
【００８７】
以上の調整処理により、画像情報６０内のコリメータ５４の光点を基準として、ジャイロ座標系と視軸方向座標系との関連づけを行うことができる。しかし、この調整処理では、画像内に見えるコリメータ５４の光点を基準としてアライメントしており、視軸方向座標系の原点方向は、ジャイロ座標系の基準方向と一致していない。すなわち、画像情報６０内において、視軸制御によって空間安定化するポイントは、撮像装置４が取り込む画像の中心ではない。そこで、画像の中心で空間安定化させるための調整処理について説明する。
【００８８】
図１３は、撮像装置４の視軸と基準光の光軸とを平行に調整する状態例を示している。この調整処理では、たとえば視軸制御機構２４に対してオフセット角を設定することで、プリズム２５による視軸の指向方向を設定する。視軸の調整では、たとえば図１４に示すように撮像装置４によって取り込まれた基準光を含む画像情報６０を利用し、光点６２が画像情報６０の基準位置としてたとえば中心に位置するようにオフセット角が設定される。
【００８９】
オフセット角は、図４の視軸角指令に以下のような値を入力することにより設定する。
【数１２】
0005962093.tif 000013
【００９０】
このオフセット角は、ジャイロ座標系の原点方向と視軸方向座標系の原点方向のオフセットを意味している。したがって、この値を用いて、アライメント補正座標変換行列を以下のように設定する。
【数１３】
0005962093.tif 000014
【００９１】
また、オフセット角は、以下のように値に設定する。
【数１４】
0005962093.tif 000015
【００９２】
以上により、空間安定化ポイントを画像情報６０の中心に位置調整することができる。
【００９３】
以上の設定処理により、動揺試験機５６に平行に入力された基準光を基準に、ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸まわりについてジャイロ方向座標系と視軸方向座標系を一致させることで、ジャイロのアライメントが設定される。
【００９４】
斯かる構成によれば、ジャイロの設置状態を変更させることなく、その検出座標の方向を基準軸および基準光の発光方向に補正する座標変換行列によってアライメントを行うので、調整工程を軽減できる。また、撮像装置に取り込んだ光を含む画像情報によってアライメントが行えるので、設定作業の簡易化が図られる。
【００９５】
〔第３の実施の形態〕
【００９６】
図１５は、第３の実施の形態に係る視軸制御装置のハードウェア構成例を示している。図１５に示す構成は一例であり、本発明が係る構成に限定されるものではない。また、図１５において、図１ないし図１４と同一部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００９７】
図１５に示す視軸制御装置８は、撮像装置４の視軸を指向させる機能とともに、撮像装置４が設置された機体の動揺などによって視軸のブレを防止させる空間安定化機能を有する。視軸制御装置８には、たとえば偏向手段１４を構成するダブルプリズム機構部８０、ダブルプリズム制御部８２などで構成されている。
【００９８】
ダブルプリズム制御部８２は、ダブルプリズム機構部８０に対して視軸角制御や動揺補正指令などを出力する。また、ダブルプリズム制御部８２は、ジャイロ１２の検出情報に対して検出補正情報を演算し、補正座標変換行列を設定するアライメント補正座標変換部２６を構成する。ダブルプリズム制御部８２は、たとえばジャイロ１２のほか、撮像装置４の動作制御を行う撮像装置制御部８４や入力手段８６に接続されている。そして、算出された検出補正情報やダブルプリズム機構部８０に設置されたセンサなどによる検出情報、または入力手段８６から受信した情報は、たとえば記憶部９２に格納される。
【００９９】
撮像装置制御部８４は、たとえば視軸制御装置８のダブルプリズム制御部８２に対して、コントロール信号などの送受信を行っている。このコントロール信号は、たとえば撮像装置４の視軸を撮像対象に対して追跡させるために視軸を偏向させる情報などが含まれる。
【０１００】
入力手段８６は、たとえばダブルプリズム制御部８２に対して制御情報を入力する手段である。この入力手段８６は、たとえば既述のアライメント処理において、画像情報６０に含まれる光点６２の変位量６８、７０の入力に利用される。この入力手段８６には、たとえばパラメータ計算設定部９０、記憶部９２を備えている。パラメータ計算設定部９０は、たとえば入力された変位量６８、７０に基づきアライメント補正座標変換部２６に対する設定情報の算定を行う。ここで算定された情報は、たとえばダブルプリズム制御部８２の記憶部９２に記憶される。
【０１０１】
ダブルプリズム機構部８０には、たとえば撮像装置４の視軸方向に平行にウェッジプリズム１００、１０２が設置される。このウェッジプリズム１００、１０２は、それぞれプリズム１回転機構１０４、プリズム２回転機構１０６を備えている。そしてウェッジプリズム１００、１０２は、たとえば視軸回りにそれぞれ回転することで、視軸を任意の方向に偏向させることができる。
【０１０２】
プリズム回転機構１０４、１０６には、たとえばそれぞれモータ１０８、１１４、モータアンプ１１０、１１６および角度センサ１１２、１１８が設置されている。そして、このモータアンプ１１０、１１６は、ダブルプリズム制御部８２からの制御指示によって制御される。また角度センサ１１２、１１８の検出情報は、ダブルプリズム制御部８２に取り込まれる。
【０１０３】
図１６に示す視軸制御装置８には、たとえばコンピュータで構成されたダブルプリズム制御部８２と、ダブルプリズム機構部８０などで構成される。
【０１０４】
このダブルプリズム制御部８２は、たとえば視軸角を生成する視軸角指令発生器１２０、視軸角−プリズム角変換器１２２、プリズム角１制御器１３０、プリズム角２制御器１３２を備える。このダブルプリズム制御部８２は、撮像装置４に入射した基準光の入射位置を示す光点６２と視軸との変位量６８、７０に基づいてジャイロの検出補正情報を演算する。そして、ダブルプリズム制御部８２は、ウェッジプリズム１００、１０２のいずれかまたは両方を回転させて視軸の偏向量が制御される。
【０１０５】
視軸角コマンド発生器１２０は、たとえばジャイロ１２の検出情報、外部入力情報や撮像装置制御部８４またはその他の機能部からの視軸制御指示を受け、視軸制御装置８に対する視軸角コマンドを生成する機能部の一例である。この視軸角コマンド発生器１２０で生成された視軸角指令は、たとえば撮像装置４の視軸角を表した指示情報であり、視軸角−プリズム角変換器１２２に入力される。
【０１０６】
視軸角コマンド発生器１２０には、たとえば補正部１２４、算出部１２６が構成されている。補正部１２４には、たとえばジャイロ１２の検出情報に対してアライメントで設定した補正情報を付加する機能部である。また算出部１２６は、たとえば入力手段８６のパラメータ計算設定部９０から入力された変位量６８、７０などに基づいて、変換行列の演算など、動揺補正指令の算出を行う。
【０１０７】
視軸角−プリズム角変換器１２２は、たとえばダブルプリズムで偏向させる視軸の偏向角度をウェッジプリズム１００、１０２毎の制御情報に変換する機能部の一例である。この視軸角−プリズム角変換器１２２は、たとえば視軸角指令発生器１２０から受けた視軸角指令について、ウェッジプリズム１００、１０２を回転させるためのプリズム角情報に変換する。
【０１０８】
プリズム角１制御器１３０は、たとえばウェッジプリズム１００に対する制御機能部である。プリズム角１制御器１３０には、変換されたプリズム角１指令が取り込まれる。また、プリズム角２制御器１３２は、たとえばウェッジプリズム１０２に対する制御機能部であり、変換されたプリズム角２指令が取り込まれる。
【０１０９】
プリズム角１制御器１３０は、たとえば取り込んだプリズム角１指令に基づき、ダブルプリズム機構部８０のモータアンプ１１０に対して印加すべき電圧や電流の指示を出力する。そしてモータ１０８の駆動により、たとえばプリズム１回転機構１０４によってウェッジプリズム１００を回動させる。このウェッジプリズム１００の回動によりプリズム角１の応答が発生する。このプリズム角１の応答情報は、角度センサ１１２によって検出され、プリズム角１制御器１３０側に通知される。
【０１１０】
プリズム角２制御器１３２は、たとえば取り込んだプリズム角１指令に基づき、モータアンプ１１６に対して印加すべき電圧や電流の指示を出力してモータ１１４を駆動させ、たとえばプリズム２回転機構１０６を介してウェッジプリズム１０２を回転させる。このウェッジプリズム１０２の回転によりプリズム角２応答が発生する。このプリズム角２の応答情報は、角度センサ１１８によって検出され、プリズム角２制御器１３２側に通知される。
【０１１１】
プリズム角１制御器１３０は、たとえば取り込んだプリズム角１応答情報に基づいて、モータアンプ１１０、モータ１０８に対するフィードバック制御を行ってもよい。また、プリズム角２制御器１３２は、たとえば取り込んだ各プリズム角２応答情報に基づいて、モータアンプ１１６、モータ１１４などに対するフィードバック制御を行ってもよい。
【０１１２】
ダブルプリズム機構部８０は、たとえばプリズム１００、１０２の回転により生じたプリズム角１応答およびプリズム角２応答が組み合わさることで、偏向手段１４による視軸角応答が設定される。
【０１１３】
図１７は、ダブルプリズム制御部８２を構成するコンピュータの構成例を示している。
【０１１４】
図１７に示す視軸制御装置８には、視軸制御機構部８０とともに制御部１６として機能するコンピュータ１４０を備えている。このコンピュータ１４０は、たとえば視軸制御装置８のダブルプリズム制御部８２を構成している。コンピュータ１４０は、たとえばプロセッサ１４２、メモリ１４４、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４６、入出力部１４７、１４８などで構成されている。またコンピュータ１４０には、たとえば入出力部１４７、１４８を介してジャイロ１２、撮像装置制御部８４、外部のコンピュータ１５０が接続している。
【０１１５】
プロセッサ１４２は、たとえばメモリ１４４に記憶されているＯＳ（Operating System）や入力された視軸角情報に基づいて、ウェッジプリズム１００、１０２の回転制御を行うアプリケーションプログラムを実行する演算手段である。
【０１１６】
メモリ１４４は、たとえばハードディスク装置などの記憶媒体で構成されている。メモリ１４４にはたとえば、ジャイロ１２の検出情報などから視軸角コマンドを演算する視軸角コマンド発生器演算プログラム３００、視軸角コマンドに従って視軸制御機構部８０に対する制御情報を演算する視軸制御演算プログラム３０２などが格納されている。また、メモリ１４４には、アライメント補正座標変換行列などの設定パラメータ３０４や、角度センサ１１２、１１８で検出したプリズム角の応答情報などが格納される。
【０１１７】
ＲＡＭ１４６は、メモリ１４４に記憶されたプログラムを展開し、演算処理を行うなどのワークエリアを構成する。ＲＡＭ１４６は、たとえばアライメント処理の実行時にメモリ１４４から視軸角コマンド発生器演算プログラム３００や視軸制御演算プログラム３０２、設定パラメータ３０４などをロードする。これによりＲＡＭ１４６は、アライメント補正座標変換部２６（図４）などとして機能する。また、角度センサ１１２、１１８で検出したプリズム角の検出情報やジャイロの検出情報などの応答情報、視軸制御機構部へ出力されるモータの電圧、電流指令情報などが格納される。これらの応答情報および指令情報は演算周期ごとに更新される。
【０１１８】
第１の入出力部１４７は、たとえばプロセッサ１４２により制御され、生成されたモータの電圧、電流指令情報をダブルプリズム機構部８０側に出力する。また、入出力部１４７は、たとえば角度センサ１１２、１１８から検出角度情報を取り込む。これにより、出力した視軸角と検出角度とを比較しフィードバック制御などに利用する。そのほか視軸制御装置８は、第１の入出力部１４７を介して撮像装置制御部８４に接続される。この撮像装置制御部８４は、たとえば表示手段１５２に接続している。表示手段１５２は、たとえば撮像装置４が取り込んだ画像を表示する手段である。この表示手段１５２は、たとえばジャイロ１２のアライメント設定において、基準光の光点６２を含む画像情報６０が表示される。既述の基準光を利用したアライメント処理において、画像情報６０を表示させる。
【０１１９】
第２の入出力部１４８は、たとえばアライメント調整を行うための外部のコンピュータ１５０に接続するインターフェースの一例である。
【０１２０】
なお、この表示手段１５２は、調整終了後、不要であれば取り外してもよい。
【０１２１】
コンピュータ１５０は、視軸制御装置８のコンピュータ１４０で使用するプログラムや設定パラメータなどを作成する開発環境である。これは、コンピュータ１４０の第２の入出力部１４８を通じて、コンピュータ１４０の内部の各コンポーネントに接続される。
【０１２２】
外部コンピュータ１５０内で作成された演算プログラムなどは、コンピュータ１５０内で実行形式に変換された後、視軸制御装置８のコンピュータ１４０に対し第２の入出力部１４８を通じて、メモリ１４４内に格納される。そして視軸制御装置８が起動し、コンピュータ１４０のプログラム動作開始の操作が行われると、メモリ１４４内に格納した各種プログラム３００、３０２や設定パラメータ３０４がＲＡＭ上に展開される。
【０１２３】
入力手段１５６は、たとえば外部コンピュータ１５０に対して数値情報を入力するキーボードなどで構成される。また、表示手段１５４は、外部コンピュータ１５０からの出力を表示するディスプレイなどで構成される。この入力手段１５６は、たとえばタッチパネルなどで構成し、表示手段１５０４と一体に構成してもよい。
【０１２４】
その他、コンピュータ１４０には、たとえば外部機器やネットワークと接続可能にする通信機能などを備えてもよい。
【０１２５】
図１８、図１９、図２０は、ジャイロのアライメント処理に利用する動揺試験機の構成例を示している。
【０１２６】
図１８に示す動揺試験機５６は、内部に被試験体１６２を載置する載置部１６０が構成されている。この載置部１６０は、たとえば被試験体１６２である視軸制御システム２０が載置されて基準軸方向毎に動揺させる３軸ジンバル装置を構成している。動揺試験機５６は、たとえば載置部１６０の周囲にヨージンバル１６４、ピッチジンバル１６６が形成されている。動揺試験機５６は、たとえばジャイロアライメント処理において、ヨー軸（ｚ軸）、またはピッチ軸（ｙ軸）を中心に視軸制御システム２０を動揺させる場合は、ヨージンバル１６４またはピッチジンバル１６６を動作させる。
【０１２７】
また、図１９に示す動揺試験機５６は、たとえばヨージンバル１６４に直交方向のロール軸（ｘ軸）方向に被試験体１６２を回動可能にするロールジンバル１６７が設置されている。また動揺試験機５６は、たとえば背面側にコリメータ５４を収納したり、動揺試験機５６の制御機能などを備えるケース部１６８を備えている。
【０１２８】
図２０に示す動揺試験機５６は、たとえば動揺試験機５６に対する動作制御を入力する指令卓１７０が接続されている。この指令卓１７０は、たとえばコンピュータで構成された専用端末、または汎用ＰＣ（Personal Computer）であってもよい。動揺試験機５６は、たとえば操作部１７２、３軸ジンバルを動作させる駆動部１７４などで構成されている。
【０１２９】
操作部１７２は、たとえば指令卓１７０からの制御指示に応じて動揺試験機５６の動作制御を行うＰＣ１７６、商用電源などに接続されて給電する内部電源部１７８、サーボアンプ１８０、１８２、１８４などを備えている。ＰＣ１７６は、たとえば指令卓１７０からの入力操作によって駆動プログラム１９０を起動させ、動作切替部１９２を切替える。動作切替部１９２は、たとえば指令卓１７０からの自動駆動制御とその他の手動角度入力操作とを切替える手段である。
【０１３０】
ＰＣ１７６からの動作指令は、ヨージンバル１６４を動作させる場合には、サーボアンプ１８０に指令が出力される。また、ピッチジンバル１６６を動作させる場合には、サーボアンプ１８２、ロールジンバル１６７を動作させる場合には、サーボアンプ１８４に指令が出力される。そして、ＰＣ１７６は、たとえば各サーボアンプ１８０、１１８２、１８４からヨー、ピッチ、ロール軸の角度情報を取り込む。
【０１３１】
駆動部１７４には、たとえばヨージンバル１６４を駆動させるモータ２００、ピッチジンバル１６６を動作させるモータ２０２、ロールジンバル１６７を動作させるモータ２０４が設置されている。モータ２００は、サーボアンプ１８０との間で駆動のＯＮ／ＯＦＦなどの制御情報の送受信が行われる。また、モータ２０２は、サーボアンプ１８２との間で制御情報が送受信され、モータ２０４は、サーボアンプ１８４との間で制御情報が送受信される。その他、駆動部１７４には、たとえば緊急停止用のリミットスイッチ２０６が設置されている。
【０１３２】
動揺試験機５６は、ジャイロアライメント処理において、たとえば設定された所定角度に応じて、基準軸毎に動揺処理を実行する。このジャイロアライメント処理では、たとえば動揺試験機５６を動作させる指令卓１７０と視軸制御装置８の制御部１６とを連動させてもよい。また、視軸制御装置８の制御部１６のコンピュータによって動揺試験機５６の動作制御を行うようにしてもよい。
【０１３３】
図２１は、発光手段の構成例を示している。
【０１３４】
ジャイロアライメント処理では、平行に照射される基準光を得るために、たとえばコリメータ（Collimator）５４を利用する。図２１に示すコリメータ５４は、たとえば外部に光源２１０が配置され、コリメータ５４の内部に配置された反射ミラー２１２で光を反射している。反射した光は、背面側に設置された凹面ミラー２１４に照射され、反射することで平行な光が照射される。
【０１３５】
そして、視軸制御システム２０では、コリメータ５４から動揺試験機５６に対して平行に照射された基準光を利用して、ジャイロ１２の検出軸と撮像装置４の視軸とを一致させることで、ジャイロ１２のアライメントを設定する。
【０１３６】
図２２、図２３、図２４、図２５、図２６および図２７は、ジャイロのアライメント処理の一例を示すフローチャートを示している。図２３ないし図２７は、図２２のサブフローを示している。図２２ないし図２７に示す処理手順、処理内容などは一例であって、本発明が斯かる構成に限定されるものではない。
【０１３７】
図２２に示すジャイロアライメント処理は、本開示の視軸制御装置のジャイロ検出補正方法、そのジャイロ検出補正プログラムの一例である。視軸制御システム２０では、アライメント設定準備処理として機体２２のロール軸（ｘ軸）と視軸の調整処理を行う（Ｓ１１）。そして、動揺試験機５６を動作させるとともに、視軸制御システム２０は、空間安定化機能を動作させる（Ｓ１２）。視軸制御システム２０は、動揺する機体２２に対し、平行に入射される基準光の画像を利用し、その画像の視軸がブレを起こさないように、ピッチ軸または、ヨー軸まわりのアライメントを設定する（Ｓ１３）。
【０１３８】
ピッチ軸または、ヨー軸まわりのアライメントが設定されると、動揺試験機５６をピッチ軸またはヨー軸を中心に回動させ、この状態で視軸制御装置８は、空間安定化処理を行う（Ｓ１４）。そして、視軸制御装置８は、この動揺に対しロール軸（ｘ軸）まわりのアライメントを設定する。
【０１３９】
図２３に示すジャイロアライメント設定準備処理では、たとえば発光手段の照射方向と機体２２のロール軸とを調整する（Ｓ２１）。視軸制御システム２０では、コリメータ５４の設置状態を調整し、撮像装置４の画像情報６０によって基準光と視軸を平行に設定する。また、視軸制御システム２０では、撮像装置４に取り込んだ画像情報６０により視軸に対して、基準位置に基準光が取り込まれるように視軸角の調整制御を行う（Ｓ２２）。
【０１４０】
図２４に示すピッチ、ヨー軸まわりの空間安定化処理では、動揺試験機５６の基準軸のうちロール軸（ｘ軸）を中心に動揺試験機５６を動揺させる（Ｓ３１）。そして、視軸制御装置８は、ジャイロ１２の検出情報を取り込み（Ｓ３２）、この検出情報から視軸制御機構２４に対する視軸の補正量を演算する（Ｓ３３）。そして、視軸制御装置８の制御部１６は、視軸制御機構２４に対して動揺補正指令を出力する（Ｓ３４）。
【０１４１】
図２５に示すピッチ、ヨー軸まわりのアライメント処理では、撮像装置４に取り込まれる画像情報を表示手段１５０に表示させ（Ｓ４１）、表示画面６０に含まれる基準光の光点６２の移動を制止するように視軸の設定操作が行われる。視軸制御装置８は、光点６２の移動を制止させるピッチ軸およびヨー軸まわりを調整した変位量６８を取り込み（Ｓ４２）、この入力された変位量６８に応じて補正座標変換行列の演算を行う（Ｓ４３）。視軸制御装置８のアライメント補正座標変換部２６は、ジャイロ１２の検出情報に補正座標変換行列を付加して補正した動揺補正指令を生成する（Ｓ４４）。
【０１４２】
図２６に示すロール軸まわりの空間安定化処理では、動揺試験機５６の基準軸のうちピッチ軸またはヨー軸を中心に動揺試験機５６を動揺させる（Ｓ５１）。そして、視軸制御装置８は、ジャイロ１２の検出情報を取り込み（Ｓ５２）、この検出情報から視軸制御機構２４に対する視軸の補正量を演算する（Ｓ５３）。そして、視軸制御装置８の制御部１６は、視軸制御機構２４に対して動揺補正指令を出力する（Ｓ５４）。
【０１４３】
図２７に示すロール軸まわりのアライメント処理では、撮像装置４に取り込まれる画像情報を表示手段１５０に表示させ（Ｓ６１）、表示画面６０に含まれる基準光の光点６２の移動を制止するように視軸の設定操作が行われる。視軸制御装置８は、光点６２の移動を制止させるピッチ軸およびヨー軸まわりを調整した変位量７０を取り込み（Ｓ６２）、この入力された変位量７０に応じて補正座標変換行列の演算を行う（Ｓ６３）。視軸制御装置８のアライメント補正座標変換部２６は、ジャイロ１２の検出情報に補正座標変換行列を付加して補正した動揺補正指令を生成する（Ｓ６４）。
【０１４４】
〔他の実施の形態〕
【０１４５】
(1)上記実施の形態では、基準光を利用したジャイロのアライメント処理において、基準光の光点６２を含む画像情報６０を表示手段１５０に表示し、たとえば利用者の入力操作によって視軸の変位量６８、７０が入力されているがこれに限られない。視軸制御システム２０は、たとえば撮像装置４に取り込まれた光点６２と基準位置である中心位置とを調整する変位量を画像解析などによって自動で設定してもよい。
【０１４６】
(2)上記実施の形態では、発光手段としてコリメータ５４を利用したがこれに限られない。平行光を照射できる手段であれば、たとえばレーザ光による発光手段を利用してもよい。
【０１４７】
以上説明したように、本開示の視軸制御装置、視軸制御装置のジャイロ検出補正方法、およびそのジャイロ検出補正プログラムの好ましい実施形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１４８】
２  ジャイロアライメントシステム
４  撮像装置
６、２２  機体
８  視軸制御装置
１０  発光手段
１２  ジャイロ
１４  偏向手段
１６  制御部
２０  視軸制御システム
２４  視軸制御機構
２５  プリズム
２６  アライメント補正座標変換部
５０  ジャイロアライメント設定装置
５４  コリメータ
５６  動揺試験機
６０  画像情報
６２  光点
６８、７０  変位量
８０  ダブルプリズム機構部
８２  ダブルプリズム制御部
８６  入力手段
９０  パラメータ計算設定部
１００、１０２  ウェッジプリズム
１０４、１０６  プリズム回転機構
１１２、１１８  角度センサ
１２０  視軸角指令発生器
１２２  視軸角−プリズム角変換器
１２４  補正部
１２６  算出部
１３０  プリズム角１制御器
１３２  プリズム角２制御器
１４０  コンピュータ
１６４  ヨージンバル
１６６  ピッチジンバル
１６７  ロールジンバル
１７２  操作部
１７４  駆動部
２１０  光源
２１２  反射ミラー
２１４  凹面ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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