(57)【要約】【課題】回転体の回転を妨げることなく、信頼性の高い回転体間の電気接続を実現し、且つ回転体の回転応答性の向上と回転抵抗の低減を実現することのできるジンバル装置、姿勢検出装置、測量装置、測量用ポール、及び飛行移動体を提供すること。【解決手段】姿勢検出装置１は、傾斜検出ユニット１０を支持する部品支持部１１と、部品支持部１１を第１の軸Ａ１回りに回転自在に支持する内フレーム１２と、内フレーム１２を第２の軸Ａ２回りに回転自在に支持する外フレーム１３とを備え、各回転体間は回転を許容しつつ非接触な電気的接続を行う内側電気接続部３４及び外側電気接続部３５により接続され、当該内側電気接続部３４及び外側電気接続部３５を介して配線５０〜５４が敷設されたジンバル装置２を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の部品を少なくとも２軸において回転自在に支持するジンバル装置であって、
前記部品を支持する部品支持部と、
前記部品支持部を第１の軸を回転軸として回転自在に支持する内フレームと、
前記内フレームを第２の軸を回転軸として回転自在に支持する外フレームと、
前記部品支持部と前記内フレームとの間にて、前記第１の軸回りの回転を許容しつつ非接触な電気的接続を行う内側電気接続部と、
前記内フレームと前記外フレームとの間にて、前記第２の軸回りの回転を許容しつつ非接触な電気的接続を行う外側電気接続部と、
前記内側電気接続部及び前記外側電気接続部を介して、前記部品から前記外フレームまで敷設された配線と、
を備えるジンバル装置。
【請求項２】
前記内側電気接続部及び前記外側電気接続部は、相互誘電作用を利用した無線給電部を含む請求項１記載のジンバル装置。
【請求項３】
前記内側電気接続部及び前記外側電気接続部は、回転軸と同軸上にて先端が対向した一対の光ファイバを含む請求項１又は２記載のジンバル装置。
【請求項４】
前記内フレームに対して前記部品支持部を前記第１の軸回りに回転駆動する第１のモータと、
前記外フレームに対して前記内フレームを前記第２の軸回りに回転駆動する第２のモータと、を備え、
前記第１のモータ及び第２のモータへの配線は、前記内フレームに沿って敷設される請求項１から３のいずれか一項に記載のジンバル装置。
【請求項５】
前記第１のモータ及び前記第２のモータは、いずれもステータが前記内フレームに設けられている前記第１のモータ及び前記第２のモータは、いずれもステータが前記内フレームに設けられている請求項４に記載のジンバル装置。
【請求項６】
前記請求項１から５のいずれか一項に記載のジンバル装置を有し、
さらに、前記部品として前記部品支持部に設けられ、水平を検出する水平検出部と、
前記部品支持部に対する前記内フレームの前記第１の軸回りの角度を検出する第１のエンコーダと、
前記内フレームに対する前記外フレームの前記第２の軸回りの角度を検出する第２のエンコーダと、
前記第１のモータ及び第２のモータを駆動して、前記水平検出部により水平が検出される状態として、第１のエンコーダ及び第２のエンコーダにより検出された角度を取得することで、外フレームの水平に対する姿勢を検出する姿勢検出部と、
を備える姿勢検出装置。
【請求項７】
前記請求項６の姿勢検出装置と、
光波を用いて測距する光波距離計と、
前記光波距離計により測距した測距情報と、前記姿勢検出装置により検出される姿勢情報から測量結果を出力する測量制御部と、
を備える測量装置。
【請求項８】
前記請求項６の姿勢検出装置と、
衛星信号により位置情報を得る測位部と、
前記測位部により測位した位置情報と、前記姿勢検出装置により検出される姿勢情報から測量結果を出力する測量制御部と、
を備える測量装置。
【請求項９】
前記請求項１から５のいずれ一項に記載のジンバル装置と、
前記ジンバル装置の部品支持部に連結され、自重により鉛直方向に垂下する竿部材と、
前記竿部材に設けられた反射プリズムと、
を備える測量用ポール。
【請求項１０】
前記請求項１から５のいずれ一項に記載のジンバル装置と、
前記ジンバル装置の外フレームに連結され、飛行可能な飛行機構と、
前記ジンバル装置の部品支持部に設けられ、撮影を行う撮影部と、
を備える飛行移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はジンバル装置、それを用いた姿勢検出装置、測量装置、測量用ポール、及び飛行移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体にカメラを設けて撮影する際に視軸振れを抑制するためや、測量用ポールを常に鉛直方向とするため等、姿勢を安定化させるための機構としてジンバル機構が種々の装置に用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、２軸のジンバル機構を介して傾斜検出ユニットを支持し、当該傾斜検出ユニットにより水平を検出した後、当該ジンバル機構の各軸の回転角を検出することで、当該傾斜検出ユニットを搭載している装置の姿勢検出を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１５１４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、ジンバル機構を構成する外フレーム、内フレーム、及び傾斜検出ユニットの回転を制約するものがなく、傾斜検出ユニット、内フレームはともに３６０°以上の回転が可能であるものとして記載しているが、実際には傾斜検出ユニットやモータへの電力供給や制御信号の授受のための配線を設ける必要がある。
【０００６】
しかしながら、配線類がジンバル機構の回転体である外フレーム、内フレーム、及び傾斜検出ユニットの間に跨って設けられると、各回転体の回転が妨げられるおそれがある。
【０００７】
これに対し、回転を許容しつつ給電及び通信が可能な機構として、リング状の電極にブラシを摺接させることで電気的接続を実現させるスリップリングが知られている。しかし、このような構成のスリップリングは、回転動作時に電気接続が瞬断されたり、長期間の使用により接点が摩耗したり、その摩耗紛による障害発生や電気接続状況の悪化を招いたり、ブラシの摺接による摩擦が回転動作の抵抗となり、回転動作の応答性低下や回転負荷の増加を招く等、種々の問題を抱えている。したがって、ジンバル機構へのスリップリングの適用は必ずしも好ましいものではない。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは回転体の回転を妨げることなく、信頼性の高い回転体間の電気接続を実現し、且つ回転体の回転応答性の向上と回転抵抗の低減を実現することのできるジンバル装置、姿勢検出装置、測量装置、測量用ポール、及び飛行移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明に係るジンバル装置では、所定の部品を少なくとも２軸において回転自在に支持するジンバル装置であって、前記部品を支持する部品支持部と、前記部品支持部を第１の軸を回転軸として回転自在に支持する内フレームと、前記内フレームを第２の軸を回転軸として回転自在に支持する外フレームと、前記部品支持部と前記内フレームとの間にて、前記第１の軸回りの回転を許容しつつ非接触な電気的接続を行う内側電気接続部と、前記内フレームと前記外フレームとの間にて、前記第２の軸回りの回転を許容しつつ非接触な電気的接続を行う外側電気接続部と、前記内側電気接続部及び前記外側電気接続部を介して、前記部品から前記外フレームまで敷設された配線と、を備える。
【００１０】
また、前記ジンバル装置の、前記内側電気接続部及び前記外側電気接続部は、相互誘電作用を利用した無線給電部を含んでもよい。
【００１１】
また、前記ジンバル装置の、前記内側電気接続部及び前記外側電気接続部は、回転軸と同軸上にて先端が対向した一対の光ファイバを含んでもよい。
【００１２】
さらに、前記ジンバル装置は、前記内フレームに対して前記部品支持部を前記第１の軸回りに回転駆動する第１のモータと、前記外フレームに対して前記内フレームを前記第２の軸回りに回転駆動する第２のモータと、を備え、前記第１のモータ及び第２のモータへの配線は、前記内フレームに沿って敷設されていてもよい。
【００１３】
好ましくは、前記第１のモータ及び前記第２のモータは、いずれもステータが前記内フレームに設けられている。
【００１４】
また、本発明に係る姿勢検出装置は、上述のジンバル装置を有し、さらに、前記部品として前記部品支持部に設けられ、水平を検出する水平検出部と、前記部品支持部に対する前記内フレームの前記第１の軸回りの角度を検出する第１のエンコーダと、前記内フレームに対する前記外フレームの前記第２の軸回りの角度を検出する第２のエンコーダと、前記第１のモータ及び第２のモータを駆動して、前記水平検出部により水平が検出される状態として、第１のエンコーダ及び第２のエンコーダにより検出された角度を取得することで、前記外フレームの水平に対する姿勢を検出する姿勢検出部と、を備える。
【００１５】
また、本発明に係る測量装置は、上述の姿勢検出装置と、光波を用いて測距する光波距離計と、前記光波距離計により測距した測距情報と、前記姿勢検出装置により検出される姿勢情報から測量結果を出力する測量制御部と、を備える。
【００１６】
また、本発明に係る測量装置は、上述の姿勢検出装置と、衛星信号により位置情報を得る測位部と、前記測位部により測位した位置情報と、前記姿勢検出装置により検出される姿勢情報から測量結果を出力する測量制御部と、を備える。
【００１７】
また、本発明に係る測量用ポールは、上述のジンバル装置と、前記ジンバル装置の部品支持部に連結され、自重により鉛直方向に垂下する竿部材と、前記竿部材に設けられた反射プリズムと、を備える。
【００１８】
また、本発明に係る飛行移動体は、上述のジンバル装置と、前記ジンバル装置の外フレームに連結され、飛行可能な飛行機構と、前記ジンバル装置の部品支持部に設けられ、撮影を行う撮影部と、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
上記手段を用いる本発明によれば、ジンバル装置、姿勢検出装置、測量装置、測量用ポール、及び飛行移動体において、回転体の回転を妨げることなく、信頼性の高い回転体間の電気接続を実現し、且つ回転体の回転応答性の向上と回転抵抗の低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のジンバル装置及びそれを用いた姿勢検出装置を示す概略構成図である。
【図２】内側電気接続部の一方の円盤ユニットの概略構成図である。
【図３】内側電気接続部を介した通信の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の姿勢検出装置を適用した測量装置のブロック図である。
【図５】本発明のジンバル装置を適用した測量用ポールの概略構成図である。
【図６】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】本発明のジンバル装置を適用した無人飛行体の概略構成図である。
【図８】電気接続部の変形例の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００２２】
図１には本発明のジンバル装置及びそれを用いた姿勢検出装置の概略構成図、図２には内側電気接続部の一方の円盤ユニットの概略構成図、図３には内側電気接続部を介した通信の一例を示す説明図が示されており、以下これらの図に基づき説明する。なお、図示されている各部の寸法は説明の便宜上一部拡大されており、実際の寸法と異なっている場合もある。
【００２３】
図１に示す姿勢検出装置１は、２軸のジンバル装置２を介して水平を検出するための傾斜検出ユニット１０（水平検出部）が設けられている。
【００２４】
詳しくは、傾斜検出ユニット１０は部品支持部１１に支持されており、当該部品支持部１１は矩形枠形状の内フレーム１２内にて第１の軸Ａ１を回転軸として回転自在に支持され、当該内フレーム１２は矩形枠形状の外フレーム１３内にて第２の軸Ａ２を回転軸として回転自在に支持されている。第１の軸Ａ１及び第２の軸Ａ２は直交しており、姿勢検出装置１を水平面上に設置した場合に、いずれも水平となる軸である。なお、部品支持部１１と内フレーム１２との間は一対の第１のスラストベアリング１４、１４が介在し、内フレーム１２と外フレーム１３との間は一対の第２のスラストベアリング１５、１５がそれぞれ介在している。
【００２５】
傾斜検出ユニット１０は、チルトセンサ２０、加速度センサ２１、及びセンサ制御部２２を有している。チルトセンサ２０は加速度センサ２１よりも高精度に水平を検出するものであり、例えば水平液面に検出光を入射させ反射光の反射角度の変化で水平を検出する傾斜検出器、又は封入した気泡の位置変化で傾斜を検出する気泡管である。加速度センサ２１は例えば６軸加速度センサであり、チルトセンサ２０よりも傾斜変化を高応答性で検出するものである。センサ制御部２２は、チルトセンサ２０及び加速度センサ２１を制御する回路を有し、チルトセンサ２０及び加速度センサ２１で検出された情報を処理する。なお、傾斜検出ユニットにおけるセンサ類は傾斜を検出できるセンサであればよく、例えば角速度センサ等のその他の慣性計測センサを用いてもよい。
【００２６】
内フレーム１２の一辺には第１の軸Ａ１を回転軸とする第１のモータ３０が設けられている。第１のモータ３０はステータ３０ａが内フレーム１２に設けられており、モータ回転軸３０ｂを含むロータ側が部品支持部１１に連結されている。
【００２７】
また、内フレーム１２の同辺には、第１のエンコーダ３１が設けられている。当該第１のエンコーダ３１は、内フレーム１２側にリードヘッド３１ａが設けられ、部品支持部１１側に当該部品支持部１１と同期回転するコードホイール３１ｂが設けられており、リードヘッド３１ａがコードホイール３１ｂの回転角度に応じた位置の信号を受信することで回転角度を検出するアブソリュート形エンコーダである。なお、エンコーダの形式はアブソリュート形エンコーダに限られず、例えばインクリメンタル形エンコーダであってもよい。
【００２８】
また、内フレーム１２には、第１のモータ３０及び第１のエンコーダ３１が設けられている辺とは異なる辺に、第２の軸Ａ２を回転軸とする第２のモータ３２と第２のエンコーダ３３が設けられている。
【００２９】
第２のモータ３２はステータ３２ａが内フレーム１２に設けられており、モータ回転軸３２ｂを含むロータ側が外フレーム１３に連結されている。
【００３０】
第２のエンコーダ３３は、第１のエンコーダ３１と同様にアブソリュート形エンコーダであり、内フレーム１２側にリードヘッド３３ａが、外フレーム１３側にコードホイール３３ｂが設けられている。
【００３１】
また、内フレーム１２において第１のモータ３０及び第１のエンコーダ３１が設けられている辺と対向する辺と部品支持部１１との間には、第１の軸Ａ１回りの回転を許容しつつ非接触な電気的接続を行う内側電気接続部３４が設けられている。さらに、内フレーム１２において第２のモータ３２及び第２のエンコーダ３３が設けられている辺と対向する辺と外フレーム１３との間には、第２の軸Ａ２回りの回転を許容しつつ非接触な電気的接続を行う外側電気接続部３５が設けられている。
【００３２】
内側電気接続部３４及び外側電気接続部３５は、同軸上に隙間を有して対向して配置された一対の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂからなる。
【００３３】
詳しくは、図２に一つの円盤ユニット３４ａの対向面が示されており、同図に示すように、円盤ユニット３４ａはフェライト等の磁性材料からなり、その対向面には、第１の軸Ａ１回りに給電コイル４０（無線給電部）が径方向に巻回され、軸心部分には光ファイバ４１（無線通信部）が第１の軸Ａ１と同軸上に配設されている。なお、他の円盤ユニット３４ｂ、３５ａ、３５ｂも同様の構成をなしており、説明を省略する。
【００３４】
このような構成により、一対の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂの一方の給電コイル４０に通電すると、相互誘導作用により他方の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂの給電コイル４０に電力が発生し、円盤ユニット間でのいわゆる無線給電が可能である。また、一対の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂのそれぞれの光ファイバ４１は同軸上に配置され先端が対向しており、一方の光ファイバ４２の信号は他方の光ファイバ４１に導光され、円盤ユニット間でのいわゆる無線通信が可能である。
【００３５】
このような一対の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂからなる内側電気接続部３４及び外側電気接続部３５は、給電コイル４０は回転軸回りに巻回されており、光ファイバ４１は回転軸上に配置されていることから、いずれも回転の影響を受けることなく、無線給電及び無線通信という非接触な電気的接続を実現可能である。
【００３６】
なお、光ファイバ４１は、例えば受光及び発光の各光半導体と樹脂モールドレンズを備えた光リンク用のフォトＩＣ４２の光軸へ導光するよう配設され、当該フォトＩＣ４２により一対の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ間の通信を制御するのが好ましい。
【００３７】
図２に示されるように、円盤ユニットに設けられる光ファイバ４１は１本であるため、内側電気接続部３４及び外側電気接続部３５を介する通信はシリアル通信となる。そこで、本実施形態では、フォトＩＣ４２にマルチプレクサ（ＭＵＸ）４３ａを含む光通信制御部４３が接続されている。
【００３８】
光通信制御部４３は、受信信号ＲＸがフォトＩＣ４２からＣＰＵ４３ｂに直接伝達される一方で、送信信号ＴＸはＭＵＸ４３ａを介してフォトＩＣ４２に伝達される。またＣＰＵ４３ｂからはＭＵＸ４３ａを介してトリガ信号Ｔｒｉｇが送信可能であるとともに、ＭＵＸ４３ａからフォトＩＣ４２に送られる信号を送信信号ＴＸ及びトリガ信号Ｔｒｉｇの間で切り替えるためのＭＵＸ制御信号が送信可能である。このようなフォトＩＣ４２及び光通信制御部４３が各円盤ユニット３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂに対応して設けられている。
【００３９】
ここで図３を参照すると、内側電気接続部３４の一対の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ間の通信例が示されており、同図に基づきＭＵＸ４３ａを用いた一対の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ間の通信手法について説明する。
【００４０】
図３に示すように、初期設定等では、一方の円盤ユニット３４ａ側及び他方の円盤ユニット３４ｂ側で送信データを送るタイミングをずらした半二重通信を行う。そして、一対の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ間の同期が完了した後は、受け取り側となる一方の円盤ユニット３４ａはＭＵＸ４３ａをトリガ信号Ｔｒｉｇ側に切り替える。これにより、これ以降は一方の円盤ユニット３４ａからトリガ信号Ｔｒｉｇが送信されるのに応じて、他方の円盤ユニット３４ｂから送信データが送信され、トリガ信号Ｔｒｉｇに同期したタイミングでの姿勢検出を行いながら、送信完了コマンドを送らずに済む円滑なデータ通信を行うことが可能となる。
【００４１】
図１に戻り、姿勢検出装置１はジンバル装置２外の外部装置３と接続されている。当該外部装置３は、例えば他の制御部や電源を備えたものであり、ジンバル装置２内のセンサ制御部２２、第１のモータ３０、第１のエンコーダ３１、第２のモータ３２、及び第２のエンコーダ３３への電力供給が可能であるとともに、センサ制御部２２と相互に通信が可能である。
【００４２】
詳しくは、外部装置３から延びる電気導線及び通信導線（以下、まとめて配線と称し、一本の線として図示する）は外側電気接続部３５の外フレーム１３側の円盤ユニット３５ａに接続されている。
【００４３】
内フレーム１２には各モータ３０、３２及び各エンコーダ３１、３３の制御を行うモータ制御部３６が設けられており、外側電気接続部３５の内フレーム１２側の円盤ユニット３５ｂから当該モータ制御部３６に配線５１が延びている。さらに当該モータ制御部３６から、第１のモータ３０及び第１のエンコーダ３１、並びに第２のモータ３２及び第２のエンコーダ３３へと、内フレーム１２に沿ってそれぞれ配線５２、５３が延びている。また、モータ制御部３６は内側電気接続部３４の内フレーム１２側の円盤ユニット３４ａと接続されており、部品支持部１１側の円盤ユニット３４ｂからはセンサ制御部２２まで配線５４が延びている。
【００４４】
このように構成された姿勢検出装置１は、予め外フレーム１３が水平に設置された場合にチルトセンサ２０及び加速度センサ２１が水平を検出するように設定され、さらに第１のエンコーダ３１及び第２のエンコーダ３３の出力が共に基準位置（回転角０°）を示すように設定される。
【００４５】
そして、姿勢検出装置１が水平ではない他の場所に設置されたときには、傾斜検出ユニット１０のセンサ制御部２２がチルトセンサ２０及び加速度センサ２１により水平を検出するよう、即ち部品支持部１１が水平姿勢を維持するように、モータ制御部３６を介して第１のモータ３０及び第２のモータ３２により整準を行う。つまり、第１のモータ３０により部品支持部１１の第１の軸Ａ１回りの角度を調整し、第２のモータ３２により部品支持部１１の第２の軸Ａ２回りの角度を調整する。
【００４６】
そして、部品支持部１１が水平姿勢となったときに、センサ制御部２２は、第１のエンコーダ３１により検出される第１の軸Ａ１回りの角度、第２のエンコーダ３３により検出される第２の軸Ａ２回りの角度をそれぞれ取得することで、外フレーム１３の水平に対する姿勢、即ち姿勢検出装置１の水平に対する姿勢を検出する。センサ制御部２２はこの検出した姿勢情報を外部装置３に出力可能である（姿勢検出部）。
【００４７】
以上のように姿勢検出装置１が備えるジンバル装置２は、部品支持部１１と内フレーム１２との間、内フレーム１２と外フレーム１３との間のそれぞれの電気的接続が、回転を許容しつつ非接触な内側電気接続部３４及び外側電気接続部３５により接続され、当該内側電気接続部３４及び外側電気接続部３５を介して外フレーム１３から部品支持部１１まで配線５０〜５４が敷設されている。
【００４８】
これにより配線５０〜５４が回転体である部品支持部１１、内フレーム１２、外フレーム１３の間を跨ることはないことから、各回転体１１、１２、１３は拘束されることなく確実に３６０°以上の回転を行うことができる。そして、内側電気接続部３４及び外側電気接続部３５は非接触な電気的接続手段であることから、スリップリングのような摩擦や摩耗に起因する問題を生じることなく、信頼性の高い回転体間の電気接続を実現し、且つ回転体の回転応答性の向上及び回転抵抗の低減を実現することができる。
【００４９】
特に、内側電気接続部３４及び外側電気接続部３５は、一対の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂの対向面に給電コイル４０を巻回した簡易な構成で相互誘電作用を利用した無線給電を行うことができ、且つ、回転軸心に光ファイバ４１を配設した簡易な構成で無線通信を行うことができる。このように内側電気接続部３４及び外側電気接続部３５は、一対の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂによる簡易な構成で、無線給電と無線通信を両立した非接触な電気的接続を実現することができる。
【００５０】
また、第１のモータ３０及び第２のモータ３２は、いずれもステータ３０ａ、３２ａが内フレーム１２に設けられており、当該第１のモータ３０及び第２のモータ３２への配線５２、５３は内フレーム１２に沿って敷設されることから、部品支持部１１及び内フレーム１２の回転制御可能なジンバル装置２としても、回転体間を跨ぐことなく配線を敷設することができる。
【００５１】
さらに、ジンバル装置２は、部品支持部１１に傾斜検出ユニット１０を設け、第１のモータ３０及び第２のモータ３２に対応した第１のエンコーダ３１及び第２のエンコーダ３３を設けて、姿勢検出を可能としている。これにより、信頼性及び応答性の高い姿勢検出を実現することができる。
【００５２】
このような姿勢検出装置１及びジンバル装置２は種々の装置に適用することが可能である。
【００５３】
例えば、図４には、上記実施形態の姿勢検出装置１を搭載した測量装置６０が示されている。
【００５４】
図４に示すように、測量装置６０は、姿勢検出装置１とともに、少なくとも、光波を用いて測距する光波距離計６１と、測量を制御する測量制御部６２とを備えており、各部が相互に通信可能である。当該測量装置６０は、光波距離計６１により測距を行うと同時に、姿勢検出装置１により測量装置６０の姿勢を検出し、測量制御部６２がこれらの測距情報及び姿勢情報を統合して測量結果を出力する。
【００５５】
このように、測量装置６０に姿勢検出装置１を適用することで、測量装置６０単体で信頼性及び応答性の高い測量を実現することができる。
【００５６】
また、本実施例の測量装置は光波距離計を有する測量装置で記載したが、衛星信号により位置情報を得るＧＰＳ（Global Positioning System）等のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）装置に適用しても良い。
【００５７】
例えば、図４の光波距離計６１に代えて、ＧＰＳ（測位部）を設けてもよい。この場合測量制御部６２は、ＧＰＳにより測位した位置情報と、姿勢検出装置１により検出される姿勢情報から測量結果を出力する。又は、ＧＰＳのアンテナ部を本発明のジンバル装置の部品支持部に設けることで、位置情報及び姿勢情報を取得する構成としてもよい。
【００５８】
次に、図５には本発明のジンバル装置２’を搭載した測量用ポール７０が示され、図６には図５のＡ−Ａ線に沿う断面図が示されている。
【００５９】
図５に示すように測量用ポール７０は、ジンバル装置２’とともに、竿部材７１と、反射プリズム７２と、マーキング機構７３とを有している。図６に示すように、ジンバル装置２’は、部品支持部１１’が竿部材７１の上部と一体をなしており、当該部品支持部１１’は内フレーム１２’内にて第１の軸Ａ１’を回転軸として回転自在に支持され、内フレーム１２’は外フレーム１３’内にて第２の軸Ａ２’を回転軸として回転自在に支持されている。なお、部品支持部１１’と内フレーム１２’との間は一対の第１のスラストベアリング１４’、１４’が介在し、内フレーム１２’と外フレーム１３’との間は一対の第２のスラストベアリング１５’、１５’がそれぞれ介在している。
【００６０】
また、部品支持部１１’と内フレーム１２’との間には、第１の軸Ａ１’回りの回転を許容しつつ非接触な電気的接続を行う内側電気接続部３４’が設けられ、内フレーム１２’と外フレーム１３’との間には、第２の軸Ａ２’回りの回転を許容しつつ非接触な電気的接続を行う外側電気接続部３５’が設けられている。
【００６１】
そして、外フレーム１３’の上面には把持部７４が立設されており、当該把持部７４の先端には押ボタン７５が設けられている。当該押ボタン７５から延びる配線７６は、把持部７４から外フレーム１３’、外側電気接続部３５’、内フレーム１２’、内側電気接続部３４’、部品支持部１１’、竿部材７１を介して、マーキング機構７３まで敷設されている。
【００６２】
このように構成された測量用ポール７０は、測量者が当該把持部７４を把持すると、ジンバル装置２’に支持される竿部材７１は自重により鉛直方向に垂下する。そして、図示しない測量機からの測定光を反射プリズム７２が反射することで、当該測量用ポールの位置が検出される。さらに、測点にて竿部材７１の先端を押し付けるように測量者が把持部７４を押し下げ、押ボタン７５を押下すると、マーキング機構７３が作動して当該測点にマーキングを行う。
【００６３】
このように、測量用ポール７０にジンバル装置２’を適用することで、測量用ポール７０の竿部材７１を軽量としても確実に垂下させることができ、且つ信頼性及び応答性の高いマーキング作業を行うことができる。
【００６４】
次に図７には、本発明のジンバル装置２’’を搭載した無人飛行移動体（ＵＡＶ：Unmanned Air Vehicle）８０が示されている。
【００６５】
図７に示すようにＵＡＶ８０は、ジンバル装置２’’とともに、飛行機構８１と、カメラ８２とを有している。ジンバル装置２’’は上記測量用ポール７０に適用したジンバル装置２’’と同様の基本構成をなしており、外フレーム１３’’の上面に飛行機構８１が接続されており、部品支持部１１’’にカメラ８２（撮影部）が設けられている。これにより、ジンバル装置２’’は、飛行機構８１の飛行姿勢に関わらず、カメラ８２を常に下方に指向させることができる。
【００６６】
そして、飛行機構８１から延びる配線８３は、外フレーム１３’’、外側電気接続部３５’’（図示せず）、内フレーム１２’’、内側電気接続部３４’’（図示せず）、部品支持部１１’’、を介して、カメラ８２まで敷設されている。
【００６７】
このようにＵＡＶ８０にジンバル装置２’’を適用することで、飛行機構８１の飛行姿勢に関わらず、信頼性及び応答性高くカメラ８２による撮影を行うことができることができる。
【００６８】
以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。
【００６９】
上記実施形態における姿勢検出装置１では、傾斜検出ユニット１０のセンサ制御部２２が、水平の検出からモータ駆動の指示、エンコーダによる角度検出情報の取得、姿勢検出等を取りまとめて行っているが、これらの各制御はセンサ制御部のみで行うのに限らず、例えば、モータ制御部や外部装置が行ってよいし、制御を分担してもよい。
【００７０】
また、上記実施形態におけるジンバル装置２、２’、２’’は２軸のジンバル装置であるが３軸以上のジンバル装置としてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態におけるジンバル装置２は、部品支持部１１、内フレーム１２、外フレーム１３がいずれも矩形状をなしているが、この形状に限られるものではなく、円形状や、コの字状の枠体であってもよい。
【００７２】
また、上記実施形態における内側電気接続部３４及び外側電気接続部３５は、一対の円盤ユニット３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂに給電コイル４０を巻回した無線給電及び光ファイバ４１による無線通信を用いることで簡易な構成で回転を許容した非接触な電気的接続を実現しているが、電磁誘導、磁界共鳴、電界共鳴、静電容量結合等の他の手法による非接触な電気的接続を実現してもよい。
【００７３】
例えば、図８には、内側電気接続部及び外側電気接続部の第１変形例（ａ）及び第２変形例（ｂ）の概略構成図が示されている。
【００７４】
図８（ａ）に示す第１変形例の電気接続部９０は、一対の円盤ユニット９０ａ、９０ｂの対向面に回転軸回り給電コイル９１が径方向に巻回されている。さらに、各円盤ユニット９０ａ、９０ｂの対向面には光ファイバ９２が径方向に沿って延び、先端が軸心に指向している。そして、各円盤ユニット９０ａ、９０ｂの軸心にはミラー９３が設けられている。
【００７５】
ミラー９３と光ファイバ９２は円盤ユニット９０ａ、９０ｂの回転の影響を受けないよう配置されており、ミラー９３は径方向に照射される光ファイバ９２の光を回転軸方向に反射するよう傾斜している。
【００７６】
また、図８（ｂ）に示す第２変形例の電気接続部９０’は給電コイル９１’、光ファイバ９２’、ミラー９３’の配置は第１変形例と同じであるが光ファイバ９２’の先端形状とミラー９３’の形状が異なっている。
【００７７】
第２変形例の光ファイバ９２’は、光線が円盤ユニット側に屈曲するよう傾斜している。それに対してミラー９３’は、第１変形例のミラー９３よりも対向面に対する傾斜角度が浅く、対向面に対する突出量が減少されている。したがって、第２変形例の電気接続部９０’は、一対の円盤ユニット９０ａ’、９０ｂ’の間隔をより狭くすることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  姿勢検出装置
２  ジンバル装置
３  外部装置
１０  傾斜検出ユニット（水平検出部）
１１  部品支持部
１２  内フレーム
１３  外フレーム
２０  チルトセンサ
２１  加速度センサ
２２  センサ制御部（姿勢検出部）
３０  第１のモータ
３１  第１のエンコーダ
３２  第２のモータ
３３  第２のエンコーダ
３４  内側電気接続部
３５  外側電気接続部
３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ  円盤ユニット
４０  給電コイル（無線給電部）
４１  光ファイバ（無線通信部）
【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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