(57)【要約】【課題】ジンバル自体に制御回路を搭載することで制御回路用の設置場所の確保を不要とすると共に、ジンバルへの配線をなくすことによりジンバル動作を滑らかにする。【解決手段】ジンバル被搭載物１４を第１軸により回転自在に保持する内側ジンバル１２と、内側ジンバル１２を第１軸と直行する第２軸により回転自在に保持する外側ジンバル１０とが設けられる。内側ジンバル１２にはジンバル被搭載物１４を回動させる内側ジンバル駆動装置３２が設けられ、外側ジンバル駆動装置３０には、内側ジンバル１２を回動させる外側ジンバル駆動装置３０が設けられる。外側ジンバル１０には、外側ジンバル駆動装置３０及び内側ジンバル駆動装置３２を駆動制御するための制御回路を実装し、駆動制御するための制御信号を無線により送信する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被搭載物を第１軸により回転自在に保持する内側ジンバルと、
前記内側ジンバルに設けられた、前記被搭載物を前記第１軸により回動させる内側ジンバル駆動手段と、
前記内側ジンバルを前記第１軸と直行する第２軸により回転自在に保持する外側ジンバルと、
前記外側ジンバルに設けられた、前記内側ジンバルを前記第２軸により回動させる外側ジンバル駆動手段と、
前記外側ジンバルに設けられた、前記内側ジンバル駆動手段及び前記外側ジンバル駆動手段の駆動を制御する制御手段と、
前記内側ジンバル駆動手段及び前記外側ジンバル駆動手段の駆動を制御するための制御信号を前記制御手段から無線により送信する無線通信手段と
を具備したことを特徴とするジンバル機構。
【請求項２】
前記被搭載物と前記内側ジンバル、前記内側ジンバルと前記外側ジンバルとは、それぞれ回転軸と軸受けとにより軸支され、前記外部ジンバル側より前記回転軸と前記軸受けとを通じて、前記内側ジンバル及び前記被搭載物に対して電源を供給することを特徴とする請求項１記載のジンバル機構。
【請求項３】
前記外側ジンバルは曲面基板により形成され、前記曲面基板において前記制御手段が構成されることを特徴とする請求項１記載のジンバル機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばミサイル等の飛しょう体の誘導装置のシーカに用いられるジンバル機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミサイルシーカにおいて例えば目標物の画像を撮影する撮像装置などを搭載するためのジンバル機構では、被搭載物を駆動するだけの機構しか設けられておらず、その制御については外部に設けられた制御回路により行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された空中安定装置のジンバル機構は、第２枠体と、この第２枠体に一対の第２回転軸を介して設けられた第１枠体とを設け、この第１枠体に第１回転軸を介してカメラ又はレーザ発射装置等を搭載している。
【０００４】
各枠体は第１及び第２回転軸が交差するように配置され、それぞれの回転軸がモータ又はトルカーにより回転駆動されることで搭載装置が回動されるように構成されている。特許文献１のジンバル機構では、慣性装置が搭載装置に配置された慣性検出部と、運動体側に設置された信号処理部とから構成され、慣性検出部と信号処理部とは電気配線等によりジンバル機構を経由して接続されている。
【特許文献１】特開２００２−２７７２４５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来のジンバル機構では、被搭載物を駆動するための機構と制御回路（特許文献１では信号処理部）とが分離して構成されているため、制御回路を設置する場所を別途確保する必要がある。従って、ジンバル機構と制御回路とを含めた全体の小型化が難しかった。また、ジンバル機構を駆動するための駆動装置やその他の装置（特許文献１では慣性装置）とを電気配線などにより接続する構成としているため、この配線等の部品が可動部分（特許文献１では第１枠体や第２枠体）に対して負荷を与え、ジンバル機構の駆動制御に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【０００６】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ジンバル自体に制御回路を搭載することで制御回路用の設置場所の確保を不要とすると共に、ジンバルへの配線をなくすことによりジンバル動作を滑らかにすることが可能なジンバル機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、被搭載物を第１軸により回転自在に保持する内側ジンバルと、前記内側ジンバルに設けられた、前記被搭載物を前記第１軸により回動させる内側ジンバル駆動手段と、前記内側ジンバルを前記第１軸と直行する第２軸により回転自在に保持する外側ジンバルと、前記外側ジンバルに設けられた、前記内側ジンバルを前記第２軸により回動させる外側ジンバル駆動手段と、前記外側ジンバルに設けられた、前記内側ジンバル駆動手段及び前記外側ジンバル駆動手段の駆動を制御する制御手段と、前記内側ジンバル駆動手段及び前記外側ジンバル駆動手段の駆動を制御するための制御信号を前記制御手段から無線により送信する無線通信手段とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
また、好ましくは、前記被搭載物と前記内側ジンバル、前記内側ジンバルと前記外側ジンバルとは、それぞれ回転軸と軸受けとにより軸支され、前記外部ジンバル側より前記回転軸と前記軸受けとを通じて、前記内側ジンバル及び前記被搭載物に対して電源を供給する。
【０００９】
また、前記外側ジンバルは曲面基板により形成され、前記曲面基板において前記制御手段が構成されるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内側ジンバル駆動手段及び外側ジンバル駆動手段の駆動を制御する制御手段を外部ジンバルに設けることで、制御回路用の設置場所の確保を不要とすることができ、また制御手段からの制御信号を無線に送信することで配線をなくすことによりジンバル動作を滑らかにすることが可能となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本実施形態におけるジンバル機構１の外観構成を示す図である。図１は、ジンバル機構１の使用状態の外観を示す図であり、図１（ｂ）は、ジンバル機構１を分解して示す図である。ジンバル機構１は、ミサイル等の飛しょう体に固定して設けられ、撮像装置（カメラ）やレーザ発射装置などを被搭載物として搭載する。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態におけるジンバル機構１は、外側ジンバル１０、内側ジンバル１２、ジンバル被搭載物１４、及びドーム１６により構成されている。
【００１３】
外側ジンバル１０は、その上部が内側ジンバル１２を収容できるように、内側ジンバル１２の形状に合わせた凹部が形成されている。本実施形態では、例えば半球型に凹部が形成されている。外側ジンバル１０は、半球型を形成する曲面基板により構成されており、この基板上にジンバルを駆動するために必要な回路等（後述する外側ジンバル駆動装置３０、ジンバル制御回路１０ａ（電源回路１０ｂ、無線回路１０ｃ）など）が実装される。外側ジンバル１０の凹部内側には、その上端近傍に相対して一対の外側軸受け２０（２０ａ，２０ｂ）が設けられている。外側軸受け２０は、内側ジンバル１２に設けられた外側ジンバル軸２２（２２ａ，２２ｂ）を結合（軸支）し、この軸（第２軸）を中心に内側ジンバル１２を外側ジンバル１０に対して回動可能にする。
【００１４】
内側ジンバル１２は、ジンバル被搭載物１４を収容できるように、ジンバル被搭載物１４の形状に合わせた凹部が形成されている。本実施形態では、例えば半球型に凹部が形成されている。内側ジンバル１２は、半球型を形成する曲面基板により構成されており、この基板上にジンバルを駆動するために必要な回路等（後述する内側ジンバル駆動装置３２、無線回路１２ａなど）が実装される。内側ジンバル１２の凹部内側には、その上端近傍に相対して一対の内側軸受け２４（２４ａ，２４ｂ）が設けられている。内側軸受け２４は、ジンバル被搭載物１４に設けられた内側ジンバル軸２６（２６ａ，２６ｂ）を結合（軸支）し、この軸（第１軸）を中心にジンバル被搭載物１４を内側ジンバル１２に対して回動可能にする。
【００１５】
外側軸受け２０と外側ジンバル軸２２とにより内側ジンバル１２を回動させる軸（第２軸）と、内側軸受け２４と内側ジンバル軸２６とによりジンバル被搭載物１４を回動させる軸（第１軸）とは直交するように構成されている。
【００１６】
図２は、ドーム１６を取り外して上方から見た平面図である。図２に示すように、内側ジンバル１２を回動させる軸と、ジンバル被搭載物１４を回動させる軸とが直交するように、外側軸受け２０と外側ジンバル軸２２、内側軸受け２４と内側ジンバル軸２６とがそれぞれ所定の位置に設けられている。
【００１７】
外側ジンバル駆動装置３０の内側には、内側ジンバル１２を回動駆動するための外側ジンバル駆動装置３０が設けられている。外側ジンバル駆動装置３０は、例えばリニアモータを用いて構成されている。
【００１８】
また、内側ジンバル１２の内側には、ジンバル被搭載物１４を回転駆動するための内側ジンバル駆動装置３２が設けられている。内側ジンバル駆動装置３２は、外側ジンバル駆動装置３０と同様にリニアモータを用いて構成されている。
【００１９】
内側ジンバル１２とジンバル被搭載物１４のそれぞれの回動軸が直交しているため、外側ジンバル駆動装置３０と内側ジンバル駆動装置３２のそれぞれによる駆動方向も直交するように構成されている。
【００２０】
図４は、外側ジンバル１０、内側ジンバル１２、及びジンバル被搭載物１４の間の制御信号（駆動信号）と電源供給の経路を説明するための図である。
【００２１】
外側ジンバル１０は、曲面基板により構成されており、この基板上にジンバル制御回路１０ａが実装されている。ジンバル制御回路１０ａには、外部から供給される電源を制御する電源回路１０ｂ、外部からのジンバル駆動に関わる信号（駆動信号）などを無線通信により送受信する無線回路１０ｃが設けられている。
【００２２】
内側ジンバル１２は、外側ジンバル１０と同様に曲面基板により構成されており、この基板上に無線回路１２ａが設けられている。無線回路１２ａは、外側ジンバル１０に設けられた無線回路１０ｃ（及びジンバル被搭載物１４に設けられた無線回路１４ｂ）との間でジンバル駆動に関わる信号などを無線通信により送受信する。
【００２３】
また、ジンバル被搭載物１４には、内側ジンバル１２の無線回路１２ａとの間で無線通信を行う無線回路１４ｂが設けられる。無線回路１４ｂは、ジンバル被搭載物１４（例えば撮像装置やレーザ発射装置など）の制御回路１４ａとの間で信号を授受する。
【００２４】
ジンバル機構１の外部より与えられるジンバル駆動に関わる信号及び電源は、外側ジンバル１０に設けられたジンバル制御回路１０ａにより一旦受け取られる。外側ジンバル１０の駆動に関わる信号（外側ジンバル駆動装置３０に対する駆動信号など）は、ジンバル制御回路１０ａにおいて処理され、その出力に従い外側ジンバル駆動装置３０を制御して内側ジンバル１２を駆動する。
【００２５】
内側ジンバル１２の駆動に関わる信号（内側ジンバル駆動装置３２に対する駆動信号など）は、外側ジンバル１０の無線回路１０ｃにより無線回路１２ａに対して無線通信により送信される。また、内側ジンバル１２に対する電源は、外側ジンバル１０から外側軸受け２０及び外側ジンバル軸２２を通じて供給される。
【００２６】
内側ジンバル１２は、無線回路１２ａにより受信した信号に応じて内側ジンバル駆動装置３２を制御してジンバル被搭載物１４を駆動する。内側ジンバル駆動装置３２は、外側ジンバル軸２２を通じて供給される電源により動作する。
【００２７】
さらに、外部よりジンバル被搭載物１４に対する制御信号が入力される場合には、無線回路１２ａから無線回路１４ｂに対して無線通信により送信される。無線回路１４ｂは、無線回路１２ａから受信した制御信号を制御回路１４ａに出力する。制御回路１４ａは、この制御信号に応じた制御を実行する。ジンバル被搭載物１４（例えば撮像装置やレーザ発射装置など）は、内側ジンバル軸２６を通じて供給される電源により動作する。
【００２８】
また、ジンバル被搭載物１４からの信号は、制御回路１４ａから無線回路１４ｂを通じて、内側ジンバル１２の無線回路１２ａに対して無線通信により送信される。無線回路１２ａは、ジンバル被搭載物１４からの信号を外側ジンバル１０の無線回路１０ｃに対して無線通信により送信する。ジンバル制御回路１０ａは、内側ジンバル１２（無線回路１２ａ）を通じて得られたジンバル被搭載物１４からの信号を外部に出力する。
【００２９】
なお、前述した説明では、無線回路１０ｃと無線回路１２ａ、無線回路１２ａと無線回路１４ｂとの間で無線通信を実行するものとして説明しているが、外側ジンバル１０に設けられた無線回路１０ｃは、無線回路１２ａ及び無線回路１４ｂと、それぞれ直接無線通信を実行できるものとしても良い。
【００３０】
このようにして、内側ジンバル１２及びジンバル被搭載物１４の回転駆動を制御するジンバル制御回路１０ａを、曲面基板により構成された外側ジンバル１０において一体化して実装することで、ジンバル機構１とは別に制御回路を設置する場所を確保する必要がないので搭載寸法を低減でき、また制御回路を含めたジンバル機構１の全体構成を小型化することが可能となる。
【００３１】
また、ジンバル制御回路１０ａから内側ジンバル１２及びジンバル被搭載物１４に対して無線通信により制御信号を送信する構成とし、また内側ジンバル１２及びジンバル被搭載物１４に対する電源供給を、外側ジンバル１０（ジンバル制御回路１０ａ）から、外側軸受け２０、外側ジンバル軸２２、内側軸受け２４、内側ジンバル軸２６を通じて、内側ジンバル１２及びジンバル被搭載物１４に対して行う構成としたので、制御信号送受信用及び電源供給用の配線が不要となり、配線等の部品による各可動部に対する影響を排除し、駆動性能劣化を無くして滑らかなジンバル動作を実現することができる。従って、動作性能が良好な高性能なジンバル機構１を提供することができる。
【００３２】
なお、前述した説明では、外側ジンバル１０の内側ジンバル１２を保持する側の形状、及び内側ジンバル１２のジンバル被搭載物１４を保持する側の形状を、図３に示すようにほぼ半球型としているが、その他の形状とすることもできる。図３に示す構成では、曲面基板により外側ジンバル１０及び内側ジンバル１２を構成しているが、半球型以外の他の形状とした場合には、その形状に合わせた形状の基板が用いられるものとする。従って、外側ジンバル１０では、この基板上にジンバル制御回路１０ａ（電源回路１０ｂ、無線回路１０ｃ）及び外側ジンバル駆動装置３０が構成され、内側ジンバル１２では、無線回路１２ａ及び内側ジンバル駆動装置３２が構成されるものとする。
【００３３】
また本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態におけるジンバル機構１の外観構成を示す図。
【図２】本実施形態におけるジンバル機構１の平面図。
【図３】本実施形態におけるジンバル機構１の断面を示す図。
【図４】本実施形態における外側ジンバル１０、内側ジンバル１２、及びジンバル被搭載物１４の間の制御信号（駆動信号）と電源供給の経路を説明するための図。
【符号の説明】
【００３５】
１…ジンバル機構、１０…外側ジンバル、１０ａ…ジンバル制御回路、１０ｂ…電源回路、１０ｃ，１２ａ，１４ｂ…無線回路、１２…内側ジンバル、１４…ジンバル被搭載物、１４ａ…制御回路、１６…ドーム、２０（２０ａ，２０ｂ）…外側軸受け、２２（２２ａ，２２ｂ）…外側ジンバル軸、２４（２４ａ，２４ｂ）…内側軸受け、２６（２６ａ，２６ｂ）…内側ジンバル軸、３０…外側ジンバル駆動装置、３２…内側ジンバル駆動装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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