(57)【要約】【課題】ＥＬシェルの回転角に拘わりなく常にＥＬシェルとペイロード部との相対位置関係を一定に維持する二重ジンバル位置補償付き防振機構を提供する。【解決手段】外側ジンバル１はＡＺ回転機構２、ＥＬ回転機構３、ＥＬシェル４、ＥＬシェル４内の上下に支持される防振機構５、防振機構５間に支持されるリアクション部６を備え、リアクション部６には支柱１４及びピボット１５によりペイロード部２２が保持される。防振機構５は上部プレートと下部プレート間に２本で１組のＶ字形をなす３組のバネユニット２１が伸縮自在のパラレルリンクを形成している。バネユニット２１にはリニアモータで進退駆動されるリニアアクチュエータと位置センサが組み込まれ、制御系により位置センサの出力に応じてリニアモータが駆動されてリンク長が伸縮することにより防振機構５の姿勢がフィードバック制御される。【選択図】図１
2006349131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右回転軸を安定させる機構をＥＬシェルに内蔵した二重シンバル位置補償付き防振機構において、
ペイロード部の上下に配置されたパラレルリンク式の防振機構のバネユニットと、
該バネユニット内に配設されたリニアアクチュエータと、
を備え、
前記ＥＬシェルの回転角に応じて予め設定されている電力を前記リニアアクチュエータに供給して前記バネユニットに補助推力を加えることにより該バネユニットのリンク長の伸縮を抑制し、前記ＥＬシェルに対する前記ペイロード部の相対位置を一定に維持するように制御することを特徴とする二重シンバル位置補償付き防振機構。
【請求項２】
前記バネユニットのリンク長をセンサで計測し、該センサの計測結果に基づき前記リニアアクチュエータへの電力供給をフィードバック制御することにより、前記ＥＬシェルに対する前記ペイロード部の相対位置を任意に制御することを特徴とする請求項１記載の二重シンバル位置補償付き防振機構。
【請求項３】
前記左右回転軸を安定させる機構は、カメラをＥＬ（elevation：仰角）／ＡＺ（azimuth：方位）の二軸で任意に指向させ、カメラ搭載用のペイロード部を防振し且つ姿勢を安定させる機構であることを特徴とする請求項１記載の二重シンバル位置補償付き防振機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機・船舶・車両等の移動体に搭載する撮像システムにおけるカメラを２軸で任意の方向に指向制御し且つ視軸を安定化する二重ジンバル位置補償付き防振機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、撮像システムにおけるカメラのジンバル（支持回転台装置）では、ＥＬ（elevation：仰角）軸回りの回転つまり上下方向の回転と、このＥＬ軸と直行するＡＺ（azimuth：方位）軸回りの回転つまり水平方向の回転が可能な２軸ジンバルによりカメラ視軸の指向と安定化が行われる。
【０００３】
ところで、航空機・船舶・車両等の移動体に搭載する撮像システムでは、移動体への取付部から振動、衝撃、慣性荷重といった外乱を受ける。このため、長焦点のカメラを搭載する装置で且つ高精度な安定化を得る構造として等方性防振機構が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
この特許文献１の等方性防振機構によれば、ベースにアジマス機構を介してアジマス軸回りに回転可能に取り付けられた外側フレームと、この外側フレームにエレベーション機構を介してエレベーション軸回りに回転可能に取り付けられた内側フレームとからなるアウタジンバル内に、防振要素ストラットを用いた防振モジュールを配した２重構造とし、その防振モジュールに連結する支持部材のペイロード部に、インナジンバルとしての機器搭載フレームを支持し、この機器搭載フレームの中心にカメラを配置して、カメラに加わる機械的な振動外乱を除去して、カメラの指向を精密制御する構造となっている。
【０００４】
また、同様な撮像システムに用いられるものとして、外側ジンバルのペイロード部の支柱をＥＬ回転軸方向に配置して、防振機構全体で位置補正を行う構成の安定化支持台装置が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献１】特開２００４−２３２６８８号公報（［００１８］〜［００３４］、図２、図３、図４、図５）
【特許文献２】特開平１１−２２３５２８号公報（［００１６］〜［００３０］、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の等方性防振機構では、バネ要素を利用した防振要素ストラットを用いているが、バネ要素を利用した防振機構のペイロード部では、バネは支えている物体に重力や加速度が作用して生まれる荷重により撓み、その撓む方向も力が作用する方向に等しいといった特性を有する。
【０００６】
そのため、通常の設計では、ペイロード部に加速度が加わると、ＥＬシェル（ＥＬ回転機構の保護外殻）内壁とペイロード部の間の空間距離に狭い場所と広い場所といった不均一を生じてしまう。すなわち、ペイロード部に保持されるカメラのＥＬシェル内における位置に偏りが生じてしまう。
【０００７】
そのようなＥＬシェル内におけるカメラの位置の偏りが大きくなると、カメラがＥＬシェル内壁に接触したり、内部の配線に接触したりする。そうすると、カメラや配線が破損したり、更にはカメラの指向を精密に制御することができなくなる。
【０００８】
従って、機構設計する上で、カメラ等の内部搭載装置がＥＬシェル内壁に衝突して破損することがないように、防振のみならず自重での撓み量を加算した過大な空間距離を、カメラを保持するペイロード部とＥＬシェル内壁との間に確保しなければならなくなる。
【０００９】
そうすると、ジンバル全体の構造が大きくなり、また重量も増大して、ジンバルの小型化における制約となって好ましくない。
これに対して、特許文献２の安定化支持台装置は、上記の問題を解決するものとされているが、それでも、例えばペイロード部がカメラの視軸回りに傾斜を成すような特定の傾きが生じると、やはりペイロード部とジンバル内壁の間の空間距離が不均一になってしまう。すなわちカメラの位置に偏りが生じてしまうという問題がある。
【００１０】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、ＥＬ回転機構の回転角に拘わりなく常にＥＬシェル内壁とペイロード部との相対位置関係を一定に維持し、常に両者の距離空間を最適に維持する二重ジンバル位置補償付き防振機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の二重ジンバル位置補償付き防振機構は、左右回転軸を安定させる機構をＥＬシェルに内蔵した二重シンバル位置補償付き防振機構において、ペイロード部の上下に配置されたパラレルリンク式の防振機構のバネユニットと、該バネユニット内に配設されたリニアアクチュエータと、を備え、上記ＥＬシェルの回転角に応じて予め設定されている電力を上記リニアアクチュエータに供給して上記バネユニットに補助推力を加えることにより該バネユニットのリンク長の伸縮を抑制し、上記ＥＬシェルに対する上記ペイロード部の相対位置を一定に維持するように制御するように構成される。
【００１２】
この二重ジンバル位置補償付き防振機構は、例えば、上記バネユニットのリンク長をセンサで計測し、該センサの計測結果に基づき上記リニアアクチュエータへの電力供給をフィードバック制御することにより、上記ＥＬシェルに対する上記ペイロード部の相対位置を任意に制御するように構成される。
【００１３】
また、上記左右回転軸を安定させる機構は、例えば、カメラをＥＬ（elevation：仰角）／ＡＺ（azimuth：方位）の二軸で任意に指向させ、カメラ搭載用のペイロード部を防振し且つ姿勢を安定させる機構として構成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、先ず第１に、ＥＬシェルの姿勢角が変わってペイロード部に作用する重力が防振機構にかかる方向が変わった場合においても、バネユニットの伸縮を抑えることが出来、ペイロード部とＥＬシェルとの相対位置関係を常に一定に維持することが可能となる。
【００１５】
次に、上記の構成に加え、バネユニットの長さを検出するセンサを配し、その信号をフィードバックすることにより、防振機構のパラレルリンク長を制御可能な構造とすることで、重力以外の加速度に起因する防振機構の撓みに対しても補償が可能となる。
【００１６】
このように、ＥＬ回転機構の回転角に拘わりなく常にＥＬシェル内壁とペイロード部との相対位置関係を一定に維持し、常に両者の距離空間を最適に維持する二重ジンバル位置補償付き防振機構を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、一実施の形態における外側ジンバルの概略の構成を示す図である。同図に示すように、外側ジンバル１は、ＡＺ回転機構２、ＥＬ回転機構３、ＥＬシェル４、防振機構５、リアクション部６を備えている。
【００１９】
ＡＺ回転機構２は、回転支持軸７、モータ収納部８、ＥＬ回転機構支持部９からなり、回転支持軸７を介して不図示の移動体ベースに回転可能に取り付けられている。モータ収納部８には、モータの他に、角度センサ等が内蔵されている。そして、回転出力側にＥＬ回転機構支持部９が取り付けられている。ＥＬ回転機構支持部９は円筒の帽子状を成す部材である。
【００２０】
ＥＬ回転機構３は、シェル支持部１１、ＥＬ回転軸１２からなる。このＥＬ回転機構３も、シェル支持部１１内に、モータ、角度センサ等を内蔵している。ＥＬ回転軸１２は、シェル支持部１１内のモータに係合して回転駆動される。
【００２１】
このＥＬ回転機構３のシェル支持部１１及びＥＬ回転軸１２を介して、上記のＥＬシェル４が、ＥＬ回転機構支持部９に対してＥＬ回転軸１２回りに回転可能に取り付けられている。
【００２２】
ＥＬシェル４は、球状のボールの対向する側面をつぶした形状をしており、そのつぶれた形状の側面を、ＥＬ回転機構３のシェル支持部１１によて支持されている。このＥＬシェル４の内部には、２軸（ＡＺ回転機構／ＥＬ回転機構）の動きを検出するレートセンサや角度センサが備えられている。
【００２３】
これらのセンサ信号を用いてＡＺ回転機構２とＥＬ回転機構３を制御することで、移動体の動揺に対して、ＥＬシェル４内に配置されるカメラの指向方向を安定化したり指向方向の変更を行うことができるようになっている。
【００２４】
さらに、ＥＬシェル４の内部には、ＥＬ回転軸１２に直交するシェル軸方向の上下に、防振機構５が２個対称に配置されている。上下２つの防振機構５は、詳しくは後述するが、外側プレートによって、それぞれＥＬシェル４の内側上下に位置固定されている。
【００２５】
この２つの防振機構５それぞれの内側プレート１３に両端を固定されて、リアクション部６の支柱１４が配置されている。支柱１４の中央部は、屈曲した形状に形成され、その屈曲した凹部の支柱１４の中心軸に対応する位置にピボット１５が形成されている。ピボット１５は、後述するペイロード部のペイロードフレームを位置決めして支柱１４に固定するためのものである。
【００２６】
図２は、上記防振機構５の外観斜視図である。なお、同図はシェル軸方向の上に配置される防振機構５を示しているが、シェル軸方向の上に配置される防振機構５も図２の天地を逆にした同一のものである。
【００２７】
図２に示すように、防振機構５は、円形でやや大径の内側プレート１６と、同じく円形で内側プレート１６よりもやや小径の外側プレート１７を備えている。内側プレート１６には、その円周に沿って、ＥＬシェル４内に配設される諸部材を固定するためのボルトを通すため、又は内側プレート１６を軽量化するための複数の孔１８が設けられている。
【００２８】
また、外側プレート１７には、防振機構５をＥＬシェル４の上又は下の内壁に位置固定するためのボルト１９が外側に向けて突設されている。
そして、これら内側プレート１６と外側プレート１７との間には、伸縮自在のパラレルリンクとしてのバネユニット２１が配設されている。
【００２９】
バネユニット２１は、２つでＶ字形を形成して、このＶ字形の３組が、各プレートの円周に沿って配置されている。これら合計６本のバネユニット２１は、詳しくは後述するが、それぞれリニアアクチュエータを構成している。
【００３０】
そして、これら６本の伸縮自在のバネユニット２１による６本のリンクの伸縮によって、６自由度の防振機構が形成されている。
図３(a),(b),(c) は、防振機構５の撓みとＥＬシェル４とペイロード部の間の空間距離について説明するためのＥＬシェル４内部の模式的断面図である。なお、同図(a),(b),(c) には、図１及び図２に示した構成と同一構成部分には図１及び図２と同一の番号を付与して示している。また、図１では図示を省略した、ペイロード部２２も示している。
【００３１】
図３(a) は、ＥＬシェル４内部の基準状態として、無重力・無負荷時における状態を示している。なお、図１に示した外側ジンバル１のＡＺ回転機構２の回転支持軸７は、図３(a) において、ピボット１５を通るＺ軸方向に配置されており、同じく図１に示した外側ジンバル１のＥＬ回転機構３のＥＬ回転軸１２は、図３(a) において、ピボット１５を通るＹ軸方向に配置されている。
【００３２】
すなわち、ＥＬ回転機構３は、図３(a),(b),(c) において、ＥＬシェル４に対して紙面手前側と向こう側に配置されている。
また、ペイロード部２２は、特には図示しないが、ピボット１５により位置決めされ支柱１４に位置固定されたペイロードフレームに、ＸＹＺの３軸回りにそれぞれ回転自由な３軸のインナ軸を介して支持された内側ジンバルとしての機器搭載部で構成されている。
【００３３】
機器搭載部（ペイロード部２２）には、可視カメラ又はＩＲカメラ（赤外線暗視カメラ）が搭載される。図３(b),(c) にはカメラの視軸を、矢印ａで示している。
なお、図３(b) は、図３(a) に示すＥＬシェル４と同じ状態を示している。この図３(b) は、図３(c) と比較のために、図３(a) に矢印ａのカメラ視軸を書き加えて再掲したものである。
【００３４】
上記の、ペイロード部２２には、特には図示しないが、カメラ視軸の動きを検出するためのレートセンサや角度センサが備えられている。また、ペイロード部２２の周囲には複数のリニアモータが配置され、これにより、ペイロード部２２の姿勢を制御する構成となっている。
【００３５】
図３(a),(b) の構成で、もし、防振機構部に本発明の二重ジンバル位置補償付き防振機構がなく単にバネと空圧シリンダのみの従来型の防振機構である場合の撓みとＥＬシェル４とペイロード部２２の間の空間距離について説明する。
【００３６】
図３(b) において、ＥＬシェル４のＥＬ回転角（Ｙ軸（図３(a) 参照）を中心とした回転角）が０度の状態から、カメラ視軸を変更するために、図１に示した外側ジンバル１を搭載した移動体が、図３(c) の矢印ｂで示すように「−９０度」方向に急旋回をした、又は、移動体の姿勢はそのままで、ＥＬ回転機構３の回転駆動によりＥＬシェル４が「−９０度」の急回転をしたものとする。
【００３７】
そうすると、ペイロード部２２に加わる慣性に引かれて防振機構に撓みが生じ、ＥＬシェル４とペイロード部２２の間の空間距離２３ａと２３ｂに不均一が生じる。実機では、上記の広くなった空間距離２３ａを例えば２０ｍｍとすると、他方の狭くなった距離空間２３ｂはおよそ７ｍｍ程度となる。
【００３８】
このようにＥＬシェル４の回転によって、より狭くなった空間距離２３ｂに、周辺装置や配線が在った場合、これらの周辺装置や配線にペイロード部２２のカメラ等が衝突して、いずれか又は双方に損傷を引き起こす。
【００３９】
本発明の図２に示した防振機構５は、上記のようなＥＬシェル４の回転によって生じる虞のあるＥＬシェル４とペイロード部２２の間の空間距離の不均一の発生を解消するものである。
【００４０】
図４は、図２に示した防振機構５の外側と内側のプレートの円周に沿ってＶ字形で３組、合計６個が配置されるバネユニット２１の構成を示す外観図である。図４に示すように、バネユニット２１はリニアアクチュエータ２４と螺旋バネ２５からなる。
【００４１】
リニアアクチュエータ２４は、本体シリンダ２６、出力軸２７、本体シリンダ閉鎖側端部（図の右側）に固設された本体側バネ座２８、出力軸外側端部に固設された出力軸側バネ座２９、本体側バネ座２８から本体シリンダ２６の軸方向に延設された本体側ピロボール係合部３１、及び出力軸側バネ座２９から軸方向に延設された出力軸側ピロボール係合部３２からなる。
【００４２】
上記の螺旋バネ２５は、本体シリンダ２６及び出力軸２７に外嵌し、本体側バネ座２８と出力軸側バネ座２９間に介装される。
また、本体側ピロボール係合部３１と出力軸側ピロボール係合部３２には、それぞれ中央のボール孔にピロボール３３が滑動自在に嵌入している。ピロボール３３には支持軸挿通孔３４が形成されている。
【００４３】
これら２個のピロボール３３の支持軸挿通孔３４と支持軸挿通孔３４との長さ（距離）Ｌが、バネユニット２１のリンク長である。
バネユニット２１は、上記リニアアクチュエータ２４の本体側ピロボール係合部３１と出力軸側ピロボール係合部３２それぞれのピロボール３３を介して、図２に示した外側プレート１７と内側プレート１６の支持部に回動自在に係合する。
【００４４】
この構成において、リニアアクチュエータ２４の出力軸２７は、詳しくは後述する電機子機構により、本体シリンダ２６に対して図の両方向矢印ｃで示すように進退する。
図５は、上記のバネユニット２１すなわちリニアアクチュエータ２４と、防振機構５の外側プレート１７及び内側プレート１６との係合状態を、出力軸側ピロボール係合部３２を例にとって説明する図である。なお、図５は、図４を矢印ｄ方向に見た図である。
【００４５】
図５に示すように、ピロボール係合部３２のピロボール３３には、図４に示した支持軸挿通孔３４に支持軸３５が挿通されている。支持軸３５の両端部は、２本の支柱３６それぞれの一方の端部に固定されて支持されている。
【００４６】
そして、２本の支柱３６の他方の端部は固定板３７に固定されている。固定板３７は、例えばボルト等により、防振機構５の内側プレート１６と外側プレート１７に固定される。これにより、図２に示した防振機構５が完成する。
【００４７】
図６は、上記のリニアアクチュエータ２４の内部構成の例を模式的に示す断面図である。図６に示すように、リニアアクチュエータ２４は、本体シリンダ２６内に、リニアガイド３８、電機子３９、界磁鉄心４１、マグネット４２、スペーサ４３、螺旋バネ４４、及び圧力センサ４５を配置されている。
【００４８】
本例のリニアアクチュエータ２４は、その駆動にリニアモータを使用している。リニアモータの要素としては、上記の電機子３９、マグネット４２、界磁鉄心４１により構成され、両側励磁形の界磁構造をとっている。
【００４９】
上記のリニアアクチュエータ２４の構造において、リニアガイド３８は、出力軸２７に外嵌する円環状の部材からなり、出力軸２７の円周部を支持し、図４の両方向矢印ｃで示したように進退する出力軸２７の軸つまり界磁鉄心４１の軸が中心からぶれることのないように案内する。
【００５０】
電機子３９は、界磁鉄心４１を挟んで対称形に、本体シリンダ２６の内壁の対向する面に、それぞれ対向して配置された複数のコイルからなる。これら複数のコイルは不図示の複数の配線に接続され、後述する制御系からの制御により、バネユニット２１のそのときどきのリンク長の状態に適した所定位相の所定量の電力が選択的に通電される。
【００５１】
界磁鉄心４１は、出力軸２７の外径よりも細い外径を有する丸又は角棒状の界磁鉄心であり、出力軸２７の軸上に延在するように出力軸２７の内側端部に連結されている。
マグネット４２は、界磁鉄心４１の電機子３９に対向する外周面に配置され、対向する一面ごとに、スペーサ４３を挟んで複数個（図６に示す例では４個）配置されている。これら４個のマグネット４２は、電機子３９方向に向く面がＮ極に着磁されているものとＳ極に着磁されているものとが交互に配置されている。
【００５２】
また、マグネット４２と電機子３９との間には、磁力により互いに吸着する作用が働いている。したがって、界磁鉄心４１が、いずれか一方の電機子３９側に吸着されてしまわないように、マグネット４２と電機子３９との間には、所定のギャップ４６が形成されている。上記のリニアガイド３８は、このギャップ４６を維持するために配置されている。
【００５３】
電機子３９の複数のコイルに制御系から所定位相の所定量の電力が選択的に供給されて電機子３９が励磁されることにより、ギャップ４６中に可変速の移動磁界が発生する。
他方、界磁鉄心４１とマグネット４２によって生成される界磁磁束は界磁鉄心４１を貫通する界磁を形成している。
【００５４】
この界磁と電機子３９によるギャップ４６中の移動磁界との作用により、界磁鉄心４１が電機子３９側の移動磁界に同期して軸方向に進退駆動され、これにより、界磁鉄心４１と一体な出力軸２７が本体シリンダ２６に対して進退する。
【００５５】
この出力軸２７の進退量すなわちリニアアクチュエータ２４の変位量は、上記の圧力センサ４５と螺旋バネ４４とで構成される変位検出機能によって検出される。
螺旋バネ４４は、上記の界磁鉄心４１の出力軸２７と反対側の端部と、本体シリンダ２６の閉鎖側端部の内壁に固設れた圧力センサ４５との間に介装されている。
【００５６】
この螺旋バネ４４の押圧力の強弱に基づく圧力センサ４５の出力と、出力軸２７の進退量との関係は、データテーブルとして予め制御系のメモリに保持されている。
このように、本実施の形態では、バネユニット２１にリニアアクチュエータ２４を内蔵し、螺旋バネ２５による従来のバネ力に加えて、電気的にリニアアクチュエータ２４に軸方向の推力を与えることにより、バネユニット２１の全長（リンク長Ｌ）を可変としている。
【００５７】
このリニアアクチュエータ２４の軸方向の推力の作用により、重力などの加速度により生じるバネユニット２１の伸縮を抑制することができ、防振機構５の姿勢変化による影響の補償が可能となる。
【００５８】
図７は、リニアアクチュエータ２４の軸方向の推力を制御する制御系の構成ブロック図である。図７に示すように、リニアアクチュエータ２４の制御系は、加算器４７、制御器４８、アンプ４９、リニアモータ５１、制御負荷５２、及び位置センサ５３からなる。
【００５９】
制御器４８は、ＣＰＵを含む論理部及び通電回路であり、加算器４７から入力する信号に基づいて、アンプ４９を介してリニアモータ５１を進退駆動する。
リニアモータ５１は、図６に示した電機子３９、界磁鉄心４１、マグネット４２及びスペーサ４３により構成されている。
【００６０】
制御負荷５２は、制御の対象となる負荷、すなわちリニアアクチュエータ２４の軸方向の推力を制御する要因となる負荷であり、移動体の旋回またはＥＬ回転機構３からの駆動によるＥＬシェル４の回転に基づく重力およびその他の外来加速度である。
【００６１】
位置センサ５３は、上記制御負荷５２による防振機構５の姿勢変化を検出するためのものであり、ここでは６本のバネユニット２１の本体シリンダ２６内にそれぞれ配設された圧力センサ４５のことを言い換えている。
【００６２】
これら６個の位置センサ５３の出力は、加算器４７に順次入力される。図３(a) に示したＥＬシェル４の無重力・無負荷時の基準状態では、６個の位置センサ５３の出力は、いずれも「０」として加算器４７に入力されるように設定されている。
【００６３】
上記の加算器４７には、６個の位置センサ５３の出力と共に、個々のリニアモータ５１を進退駆動する電力（位相、流量を含む）を指令する位置指定の信号が順次入力する。図３(a) に示したＥＬシェル４の無重力・無負荷時の基準状態では、位置指令で指示される電力は「０」である。
【００６４】
ＥＬシェル４が回転すると、そのＥＬシェル４の回転角に対応して予め設定されている電力を指示する信号が位置指令として加算器４７に入力される。
加算器４７は、位置センサ５３から入力される信号と位置指令とを加算して制御器４８に出力する。
【００６５】
６個の位置センサ５３の出力と、これらの位置センサ５３に個々に対応する位置指令とに基づく制御器４８による６回１組の電力出力制御は、加算器４７への入力が平衡状態となって加算器４７からの出力が「０」となるまで繰り返される。
【００６６】
尚、この場合、制御帯域を低く設定して中・高周波振動に対しては答しない（螺旋バネの防振機能のみに依存する）ようにすることで、防振性能への影響を抑えることができる。
【００６７】
このように、防振機構をＥＬシェル内の上下に配置してＥＬシェル内のスペース効率およびレイアウトの自由度を向上させた上で、防振機構のバネユニットにリニアモータを組み込み、バネユニットのリンク長をアクティブに変更可能な構造とし、リンク長センサによりＥＬシェルとペイロード部の空間距離の不均一を検出してリンク長を可変するフィードバック制御系を構成することによって、ＥＬシェルとペイロード部との位置関係をＥＬシェル回転角に拘わらず一定とする機構が実現する。
【００６８】
これにより、防振機構５の姿勢変化による重力の影響のみならず、移動本体の旋回・加速等のあらゆる外来加速度の影響を排除して、ペイロード部とＥＬシェルとの相対位置関係を一定に制御することができる。。
【００６９】
また、本構成により、ジンバル搭載の移動本体が移動中に、外側ジンバル１が受ける移動本体からの振動外乱や空力外乱がペイロード部２０へ伝わることを防止し、且つペイロード部２０に装着されるカメラの視軸を高精度に安定化することが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】一実施の形態における外側ジンバルの概略の構成を示す図である。
【図２】外側ジンバルの防振機構の外観斜視図である。
【図３】(a),(b),(c) は防振機構に撓みが生じた場合のＥＬシェルとペイロード部の間の空間距離について説明する図である。
【図４】防振機構の個々のバネユニットの構成を示す外観図である。
【図５】バネユニットと防振機構の外側プレート及び内側プレートとの係合状態を説明する図である。
【図６】防振機構のリニアアクチュエータの内部構成の例を模式的に示す断面図である。
【図７】リニアアクチュエータの軸方向の推力を制御する制御系の構成ブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
１      外側ジンバル
２      ＡＺ回転機構
３      ＥＬ回転機構
４      ＥＬシェル
５      防振機構
６      リアクション部
７      回転支持軸
８      モータ収納部
９      ＥＬ回転機構支持部
１１      シェル支持部
１２      ＥＬ回転軸
１３      内側プレート
１４      支柱
１５      ピボット
１６      内側プレート
１７      外側プレート
１８      孔
１９      ボルト
２１      バネユニット
２２      ペイロード部
２３ａ、２３ｂ      ペイロード部とＥＬシェル内壁の空間距離
２４      リニアアクチュエータ
２５      螺旋バネ
２６      本体シリンダ
２７      出力軸
２８      本体側バネ座
２９      出力軸側バネ座
３１      本体側ピロボール係合部
３２      出力軸側ピロボール係合部
３３      ピロボール
３４      支持軸挿通孔
３５      支持軸
３６      支柱
３７      固定板
３８      リニアガイド
３９      電機子
４１      界磁鉄心
４２      マグネット
４３      スペーサ
４４      螺旋バネ
４５      圧力センサ
４６      ギャップ
４７      加算器
４８      制御器
４９      アンプ
５１      リニアモータ
５２      制御負荷
５３      位置センサ
【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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