(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の巻線を含む固定子と、
前記固定子の内部に配置され、磁石ヨークと、前記磁石ヨークの外面に配置された１又は複数の磁石とを含む回転子と、
前記磁石ヨークの内側に配置され、レンズ及び撮像センサを含み、前記回転子に埋め込まれ、前記回転子の回転軸の回りで回転する撮像モジュールと、
前記固定子と前記回転子との間に設けられ、前記回転子の回転軸の回りで前記固定子と前記回転子とを相対的に回転可能とするベアリングと
を有するモーターと、
を含むサーボシステム。
【請求項２】
前記固定子に配置された１つ又は複数の巻き線と、
を更に有する請求項１に記載のサーボシステム。
【請求項３】
前記１つ又は複数の巻き線に印加される電流を制御する制御モジュールを更に含み、
前記電流が前記１つ又は複数の巻き線に印加された際に、前記１つ又は複数の巻き線と、前記１つ又は複数の磁石により生成された磁場とが相互作用して出力トルクを発生する磁場を生成する請求項２に記載のサーボシステム。
【請求項４】
前記回転子の外面に配置された１つ又は複数の巻き線と、
前記１つ又は複数の巻き線に印加される電流を制御する制御モジュールと、
を更に備え、
前記電流が前記１つ又は複数の巻き線に印加された際に、前記１つ又は複数の巻き線と、前記１つ又は複数の磁石により生成された磁場とが相互作用して出力トルクを発生する磁場を生成する請求項１に記載のサーボシステム。
【請求項５】
前記固定子に配置された第１の巻き線と、
前記回転子に配置された第２の巻き線と、
前記第１の巻き線及び前記第２の巻き線に印加される電流を制御する１つ又は複数の制御モジュールと、
を更に備え、
前記電流が印加された際に、前記第１の巻き線と、前記第２の巻き線により生成された磁場とが相互作用して出力トルクを発生する磁場を生成する請求項１または２に記載のサーボシステム。
【請求項６】
前記固定子は、前記回転子が前記モーターの中心軸回りを回転させるように動作させる請求項１から５の何れか１つに記載のサーボシステム。
【請求項７】
前記ベアリングは、前記撮像モジュールが前記モーターの中心軸に沿う方向に移動することを防止する請求項１から６の何れか１つに記載のサーボシステム。
【請求項８】
前記モーターはジンバルシステムの一部に含まれ、前記モーターの中心軸は前記ジンバルシステムのロール軸に一致する請求項１から７の何れか１つに記載のサーボシステム。
【請求項９】
前記モーターは、ジンバルシステムのロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸のうち少なくとも２つの交差位置とほぼ近接した位置に重心を有するように構成されている請求項１から８の何れか１つに記載のサーボシステム。
【請求項１０】
前記撮像モジュールに電子的に接続された撮像制御モジュールを更に備え、
前記撮像モジュールは、信号線を経由して記録された画像信号を撮像信号処理器に送信する請求項１から９の何れか一つに記載のサーボシステム。
【請求項１１】
前記撮像モジュールは、１つ又は複数の機能を実行すべく構成された１つ又は複数の装置を支持する枠組み体を含む、請求項１から１０の何れか１つに記載のサーボシステム。
【請求項１２】
前記枠組み体は、搭載物を安定させるジンバルシステムの一部である請求項１１に記載のサーボシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
著作権通知
本特許文献の開示の一部は著作権保護対象となる内容を含んでいる。本著作権者は、米国特許商標局の特許ファイル又は記録に登録されている本特許文書又は本特許開示を複製することに異議は無いが、それ以外については全ての著作権を留保するものである。
【０００２】
開示する実施形態は一般的に機械式装置に、より具体的にはサーボシステムの実現に関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００３】
無人航空機及び他の現代の驚異的な技術は、様々な種類のサーボシステムを利用することができる。一方、このような技術の発展は、サーボシステムの設計に新たな要求を課している。例えば、エンジニアは、航空写真システムの安定化に用いる無人航空機に搭載可能なサーボシステムの大きさ及び重量を減らすことにより、航空写真システムの機能性を大幅に向上させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記は、本発明の実施形態が対処すべき一般的な領域である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
サーボシステムを実現可能なシステム及び方法について本明細書に記述する。当該サーボシステムは、回転子及び固定子を有し、前記回転子が前記固定子の内部に配置されたモーターを含んでいる。更に、前記回転子は前記固定子に相対的に回転可能であって、機能モジュールの少なくとも一部を受容すべく構成されていてよい。追加的に、サーボシステムを用いて、ジンバルシステム等の搭載物安定化システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の様々な実施形態による、小型サーボシステムの例示的な説明図である。
【図２】本発明の様々な実施形態による、内部回転子モーターに撮像モジュールを埋め込む例示的な説明図である。
【図３】本発明の様々な実施形態による、撮像モジュールが埋め込まれた内部回転子モーターの図２における線Ａ−Ａ'に沿う断面の例示的な説明図である。
【図４】本発明の様々な実施形態による、撮像モジュールが埋め込まれた内部回転子モーターの例示的な分解図である。
【図５】本発明の様々な実施形態による、小型サーボシステムを実現するフローチャートを示す。
【図６】本発明の様々な実施形態による、サーボシステムに基づく搭載物安定化システムの実現の例示的な説明図である。
【図７】本発明の様々な実施形態による、内部回転子モーターに埋め込まれたカメラモジュールを備えたジンバルシステムの例示的な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明を、同一要素に同一参照符号が付された添付図面の各図の例を用いて、且つ非限定的に示す。本開示における「一つの」又は「１個の」又は「幾つかの」実施形態（群）は必ずしも同一の実施形態に言及している訳ではなく、且つそのような参照は「少なくとも１個」を意味することに留意されたい。
【０００８】
本発明の以下の説明は、搭載物安定化システム用の例としてジンバルシステムを用いる。当業者には、他の種類の安定化システムを非限定的に用いてもよいことが明らかになろう。
【０００９】
本発明の様々な実施形態によれば、サーボシステムは、ブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モーター等の内部回転子モーターに基づいていてよい。
【００１０】
図１は、本発明の様々な実施形態による、小型サーボシステムの例示的な説明図である。図１に示すように、小型サーボシステム１００は、回転子１０１及び固定子１０２を含む内部回転子モーターに基づいていてよい。回転子１０１は、固定子１０２内に配置されており、固定子１０２に相対的に回転することができる。更に、機能モジュール１１０を、回転子１０１により少なくとも部分的に受容することができる（例えば、機能モジュール１１０を回転子１０１に完全に埋め込むことができる）。
【００１１】
本発明の様々な実施形態によれば、機能モジュール１１０は、異なる機能を実行すべく構成されていてよい。例えば、機能モジュール１１０は、レンズ及び画像センサの少なくとも1つを含む（カメラモジュール等の）撮像モジュールを含んでいてよい。追加的に、撮像制御モジュールは、撮像モジュールと電子的に接続可能である。又、撮像モジュールは、信号線を用いて、記録された画像信号を画像信号処理器に送信することができる。
【００１２】
代替的に、機能モジュール１１０は、様々な装置を支持可能な枠組み体を含んでいてよい。様々な装置は、異なる機能を実行するように構成されている。例えば、枠組み体は、搭載物を安定させることができるジンバルシステムの一部であってよい。
【００１３】
本発明の様々な実施形態によれば、固定子１０２の内面（又は周囲）に導線又はコイル巻線が配置されていてよい。一方、回転子１０１の外面（又は周囲）に永久磁石が配置されていてよい（代替的に、永久磁石を回転子１０１に埋め込むか又は挿入してもよい）。
【００１４】
このように、小型サーボシステム１００内の固定子１０２は、回転子１０１に（機能モジュール１１０と共に）、モーターの中心軸、例えば固定子１０２又は回転子１０１の中心軸回りの回動運動を実行させることができる。一方、小型サーボシステム１００は、回転子１０１が（機能モジュール１１０と共に）、モーターの中心軸に沿う方向に移動しないようにすることができる。
【００１５】
例えば、小型サーボシステム１００は、ＢＬＤＣモーターに基づいていてよい。ＢＬＤＣモーターの回転子１０１は複数の磁極対をなす永久磁石を利用することができる。一方、ＢＬＤＣモーターの固定子１０２は星形に接続された巻き線を利用することができる。代替的に、固定子１０２上の巻き線は、三角形又は他の類似形状で接続可能である。このような小型サーボシステム１００は軽量で構造が簡単である。これにより制御が容易且つバランスを取り易い。従って、搭載物を安定させるために小型サーボシステム１００を用いることができる。
【００１６】
追加的に、回転子の現在位置をＢＬＤＣモーターのコントローラに指示するために、磁気ホールセンサ及び光整流エンコーダ等の様々なフィードバック装置をモーターシャフトに取り付けることができる。従って、電子的に整流されたＢＬＤＣモーターのコントローラ又は制御モジュールが、整流処理を実現する固定子１０２に相対的な回転子１０１の正確な位置を判定することができる。
【００１７】
次いで、ＢＬＤＣモーターは、様々な固定子巻線を通る電流を導いて出力トルクを発生することができる。
【００１８】
本発明の様々な実施形態によれば、内部回転子モーターは、様々な他の構成に基づいていてよい。例えば、永久磁石は固定子１０１の内面に配置されていてよい。一方、巻き線は回転子１０２の外面に配置されていてよい。内部回転子モーターは、回転子１０２の巻き線を通じて電流を流すことができる。回転子１０２の巻き線は回転子１０２上の永久磁石により生成された磁場と相互作用する。これにより出力トルクを発生することができる。
【００１９】
代替的に、異なる巻き線が固定子１０１及び回転子１０２両方に配置されていてよい。内部回転子モーターが巻き通じて電流を流すことができる場合、固定子１０１及び回転子１０２の巻き線のそれぞれで生成された磁場は相互作用して出力トルクを発生することができる。
【００２０】
図２は、本発明の様々な実施形態による、撮像モジュールを内部回転子モーターに埋め込む例示的な説明図である。図２に示すように、サーボアセンブリ２００は、レンズ２０３を含む撮像モジュール２１０を実現することができる。更に、撮像モジュール２１０は、内部回転子モーター２０１に埋め込まれている。内部回転子モーター２０１は、制御信号線２０２を介して制御信号を受信可能である。
【００２１】
図３は、本発明の様々な実施形態の図であり、撮像モジュールが埋め込まれた内部回転子モーターの図２における線Ａ−Ａ'に沿う断面の例示的な説明図である。図４は、本発明の様々な実施形態による図であり、撮像モジュールが埋め込まれた内部回転子モーターの例示的な分解図である。
【００２２】
本発明の様々な実施形態によれば、内部回転子モーター（例：ＢＬＤＣモーター）は回転子及び固定子を含んでいてよく、その両方を、閉じられた再に上部カバー３０２及び下部カバー３０６により形成されるチャンバに収納することができる。
【００２３】
内部回転子モーターの回転子は、磁石ヨーク３０４を含んでいてよい。図３に示すように、永久磁石３０５は、磁石ヨーク３０４の外面に（例えば複数の極対をなして）配置されていてよい。追加的に、撮像モジュール３０１は磁石ヨーク３０４内に取り付けられていてよい。又、撮像モジュール３０１は信号線３１２を用いて、記録された画像信号を画像信号処理器に送信することができる。
【００２４】
更に、内部回転子モーターの固定子は、巻き線を保持するためにガスケット３０８の上に配置された巻き芯３０７を含んでいてよい。図４に示すように、巻き芯３０７はリング構造をなし、積層鋼板で構築されている。巻き芯３０７は、巻き線がリング構造体の内周面又は表面に沿って軸方向に切り欠いた溝に配置されていてよい。これらの巻き線の各々は、相互に接続したコイルである。この相互に接続したコイルは、偶数個の磁極を形成するために、固定子の内周面又は表面全体に分散されている。
【００２５】
追加的に、制御モジュール３０９は、サーボシステムの動作を制御するために、例えば電子コントローラから、様々な制御信号を受信することができる。制御モジュール３０９は、固定子に配置された巻き線に印加される電流を制御することができる。電流が巻き線に印加されると、巻き線で生成された磁場が、永久磁石３０５により生成された磁場と相互作用して出力トルクを発生することができる。
【００２６】
更に、内部回転子モーターは、１つ又は複数のベアリング３０３及び３１０を用いて、固定子に相対的な回転子の回動運動を実現することができる。代替的に、内部回転子モーターは、１つ又は複数の摺動リングを用いて、固定子に相対的な回転子の回動運動を実現することができる。追加的に、ベアリング３０３及び３１０（又は摺動リング）は、撮像モジュール３０１等の機能モジュールが中心軸に沿う方向に移動しないよう、中心軸に沿って固定されていてよい。
【００２７】
図５は、本発明の様々な実施形態の図であり、小型サーボシステムを実現するフローチャートを示す。図５に示すように、ステップ５０１において、本システムは、モーターに回転子及び固定子を、前記回転子が前記固定子の内部に配置されるように設ける。次いで、ステップ５０２において、本システムは、前記固定子に相対的に回転可能な前記回転子が機能モジュールの少なくとも一部を受容可能に構成されていてよい。
【００２８】
図６は、本発明の様々な実施形態の図であり、サーボシステムに基づいて搭載物安定化システムを実現する例示的な説明図である。図６に示すように、ジンバルシステム６０２等の搭載物安定化システムは、搭載物を安定させることができる。ジンバルシステム６０２は、サーボシステム６０１に基づいていてよい。搭載物は、画像取得装置等の機能モジュール６１０であってよい。
【００２９】
本発明の様々な実施形態によれば、ジンバルシステム６０２に基づく支持機構支持機構６００を用いて、画像取得装置等の搭載物を無人航空機（ＵＡＶ）等の可動物に接続可能である。
【００３０】
ジンバルシステム６０２は、搭載物が可動物に相対的に、ピッチ軸６１２、ヨー軸６１３、及びロール軸６１１等の少なくとも１つの最大３本の軸の回りに回転できるように構成されていてよい。例えば、ジンバルシステム６０２は、搭載物が、当該軸のうち１本のみ、２本のみ、又は３本全部の回りを回転できるように構成されていてよい。３本の軸は互いに直交してもしなくてもよい。いずれかの軸回りの回転範囲が制限されていてもいなくてもよく、各々の軸で異なっていてよい。回転軸は、互いに交差しても又はしなくてもよい。例えば、３本の直交軸が互いに交差してよい。これらの軸は、搭載物で交差してもしなくてもよい。代替的に、これらの軸は交差しなくてもよい。
【００３１】
ジンバルシステム６０２は、幾つかのフレーム部材を含む枠組み体を含んでいてよい。１個のフレーム部材は、画像取得装置等の搭載物と接続されて当該搭載物を支持すべく構成されていてよい。
【００３２】
幾つかの実施形態において、支持機構６００は、ジンバルシステム６０２を利用することができる。支持機構６００は搭載された搭載物の状態の判定に有用な１つを利用することができる。支持機構６００は複数の支持機構センサを利用することができる。状態情報は、空間配置（例：位置、向き、又は姿勢）、速度（例：直線又は角速度）、加速度（例：直線又は角加速度）、及び／又は支持機構、その構成要素、及び／又は搭載物に関する他の情報を含んでいてよい。幾つかの実施形態において、センサデータから取得又は計算された状態情報を、支持機構の構成要素（例：フレーム部材）の回転を制御するためのフィードバックデータとして用いることができる。このような支持機構センサの例として、運動センサ（例：加速度計）、回転センサ（例：ジャイロスコープ）、慣性センサ等が含まれ得る。
【００３３】
支持機構センサは、支持機構６００の任意の適当な１つ又は複数の部分（例：フレーム部材及び／又はアクチュエータ部材）に接続されていてよく、可動物に相対的に移動可能であっても又はなくてもよい。追加的に、又は代替的に、支持機構センサの少なくとも幾つか、支持機構により搭載された搭載物に直接接続されていてよい。
【００３４】
支持機構センサは、ジンバルシステム６０２のアクチュエータ部材の幾つか又は全てに接続されていてよい。例えば、３個の支持機構センサが各々のアクチュエータ部材（例：モーター）に接続されていてよく、各々のアクチュエータ部材の駆動状況を測定するように構成されていてよい。このようなセンサは、電位差計又は他の類似センサを含んでいてよい。一実施形態において、モーター回転子とモーター固定子の相対位置を測定するために、センサ（例：電位差計）はモーターのモーターシャフトに挿入される。これにより、回転子と固定子の相対位置を測定し、当該位置を表す位置信号を生成することができる。一実施形態において、アクチュエータに接続された各々のセンサは、各々が測定する対応アクチュエータ部材に位置信号を送るように構成されている。例えば、第１の電位差計を用いて第１のアクチュエータ部材向けに第１の位置信号を生成し、第２の電位差計を用いて第２のアクチュエータ部材向けに第２の位置信号を生成して、第３の電位差計を用いて第３のアクチュエータ部材向けに第３の位置信号を生成することができる。幾つかの実施形態において、支持機構センサは、支持機構のフレーム部材の幾つか又は全てに接続されていてよい。これらのセンサは、支持機構及び／又は画像取得装置の１、２、３、４又はより多くのフレーム部材の位置及び／又は向きに関する情報を搬送可能であってよい。センサデータを用いて、可動物及び／又は基準フレームに相対的な画像取得装置の位置及び／又は向きを判定することができる。
【００３５】
支持機構センサは、支持機構又は可動物上の１つ又は複数のコントローラ（図示せず）に送信可能な位置及び／又は向きのデータを提供することができる。センサデータは、フィードバックに基づく制御スキームに利用できる。制御スキームを用いて、複数のアクチュエータ部材の駆動を制御することができる。１つ又は複数のコントローラは、支持機構又は当該支持機構を搭載した可動物上に配置されていてよい。１つ又は複数のコントローラは、アクチュエータ部材を駆動するための制御信号を生成することができる。幾つかの例において、支持機構センサから受信した、支持機構の空間配置又は支持機構６００に搭載された搭載物を示すデータに基づいて制御信号を生成することができる。支持機構センサは、支持機構又は搭載物上に配置されていてよい。コントローラにより生成された制御信号は、異なるアクチュエータドライバにより受信可能である。例えば支持機構の１つ又は複数の要素を回転させるために、アクチュエータドライバは、制御信号に基づいて異なるアクチュエータ部材の駆動を制御することができる。アクチュエータドライバは、対応するアクチュエータ部材の駆動を制御する、及び対応するセンサ（例：電位差計）から位置信号を受信するのに適したハードウェア及び／又はソフトウェア要素を含んでいてよい。制御信号は、複数のアクチュエータ部材を同時に駆動すべく複数のアクチュエータドライバに同時に送信することができる。代替的に、制御信号は、複数のアクチュエータドライバに順次、又はこれらの複数のアクチュエータドライバのうち１個だけに送信することができる。有利には、制御スキームを用いれば、支持機構のアクチュエータ部材の駆動をフィードバック制御することができる。このため、支持機構要素をより精密且つ正確に回転させることができる。
【００３６】
幾つかの例において、支持機構６００は、１つ又は複数の減衰要素を介してＵＡＶに間接的に接続可能である。減衰要素は、可動物（例：ＵＡＶ）の移動により生じた積載物（例：搭載物、支持機構、又はこれら両方）の移動を減少又は除去すべく構成されていてよい。減衰要素は、能動減衰要素、受動減衰要素、又は能動及び受動減衰特性の両方を有する複合減衰要素等の接続された積載物の運動を減衰させるのに適した任意の要素を含んでいてよい。本明細書で提案する減衰要素により減衰される運動には、振動、発振、搖動、又は衝撃の１つ又は複数を含んでいてよい。例えば、運動は、推進システム及び／又はＵＡＶの他の要素の動作により生じた振動を含んでいてよい。
【００３７】
減衰要素は、積載物に伝達される運動の量を消散又は減少（例：振動絶縁）させて不要な運動の発生源から積載物を絶縁することにより運動を減衰させることができる。減衰要素は、これが無ければ積載物が受けるであろう運動の規模（例：振幅）を減少させることができる。減衰要素により生じる運動減衰を用いて積載物を安定させることができるため、積載物（例：画像取得装置）により取得される画像の品質が向上することができる。さらに、取得された画像に基づくパノラマ画像の生成に必要な画像縫合ステップの計算の複雑度を低減することができる。
【００３８】
本明細書に記述する減衰要素は、固体、液体、又は気体の材料を含む任意の適当な材料又は複数の材料の組み合わせから形成することができる。減衰要素に用いる材料は、圧縮可能及び／又は変形可能であってよい。例えば、減衰要素は、スポンジ、泡、ゴム、ゲル等で製造されていてよい。又、減衰要素は、ほぼ球形であるゴムボールを含んでいてよい。減衰要素は、ほぼ球形、矩形、円筒形等、任意の適当な形状であってよい。代替的又は追加的に、減衰要素は、圧電材料又は形状記憶材料を含んでいてよい。減衰要素は、ばね、ピストン、油圧系統、空気圧系統、ダッシュポット、ショックアブソーバ、アイソレータ等、１つ又は複数の機械要素を含んでいてよい。減衰要素の特性は、所定の運動減衰量を実現すべく選択されていてよい。幾つかの例において、減衰要素は、粘弾性特性を有していてよい。減衰要素の特性は、等方性又は異方性であってよい。例えば、減衰要素は、全ての運動方向に沿って等しい運動減衰を実現することができる。又、減衰要素は、運動方向の部分集合だけに沿って（例：運動の単一方向に沿って）、運動減衰を実現することができる。例えば、減衰要素は、主にヨー軸に沿って減衰を実現することができる。このように、図示する減衰要素は、垂直運動を減衰させるべく構成されていてよい。
【００３９】
本明細書の実施形態は、一種類の減衰要素（例：ゴムボール）を利用するように示されているが、任意の適当な種類の減衰要素を組み合わせたものを用いてもよいことを理解されたい。例えば、支持機構は、任意の適当な１つ又は複数の種類の１つ又は複数の減衰要素を用いて可動物に接続されていてよい。減衰要素は、剛性、粘弾性等、同一又は異なる特徴又は特性を有していてよい。各減衰要素は、積載物の異なる部分に、又は積載物の特定部分だけに接続可能である。例えば、減衰要素は、積載物と可動物との間の接触又は接続点又は面の付近に配置されていてよい。幾つかの例において、積載物は、１つ又は複数の減衰要素に埋め込むか又は包み込むことができる。
【００４０】
図７は、本発明の様々な実施形態による、内部回転子モーターに埋め込まれたカメラモジュールを備えたジンバルシステムの例示的な説明図である。図７に示すように、ジンバルシステム７００は、内部回転子モーター７０１に埋め込まれたカメラモジュール７１０を、ピッチ軸７１２、ヨー軸７１３、及び／又はロール軸７１１に対して相対的に安定させることができる。
【００４１】
更に、内部回転子モーター７０１は、カメラモジュール７１０と共に起動されて、ジンバルシステム７００のロール軸７０１に一致する軸Ｉの回りで回転することができる。又、内部回転子モーター７０１及びカメラモジュール７１０は、ジンバルシステム７００内のバランス位置（ピッチ軸７１２、ヨー軸７１３、及び／又はロール軸７１１の交差位置等）にほぼ近接した重心を有するように構成されていてよい。
【００４２】
本発明の様々な実施形態によれば、ジンバルシステム７００は、空間内に分散された複数のモーター７０１〜７０３を利用することができる。例えば、モーター７０１はロール軸７１１（すなわち軸Ｉ）回りのカメラモジュール７１０の回転を制御することができる一方、モーター７０２はピッチ軸７１２（すなわち軸ＩＩ）回りのカメラモジュール７１０の回転を制御し、モーター７０１は、ヨー軸７１３（すなわち軸ＩＩＩ）回りのカメラモジュール７１０の回転を制御する。
【００４３】
追加的に、モーター７０１〜７０３は、枠組み体を介して互いに接続可能である。例えば、モーター７０２の回転子は、内部回転子モーター７０１の固定子に接続可能であり、モーター７０３の回転子は内部回転子モーター７０２の固定子に接続可能である。代替的に、モーター７０３の回転子は内部回転子モーター７０１の固定子に接続可能であり、モーター７０２の回転子は内部回転子モーター７０３の固定子に接続可能である。
【００４４】
このように、ジンバルシステム７００は構造が簡単且つ軽量であるため、制御が容易且つバランスを取り易い。
【００４５】
本発明の上述の説明は、図示及び説明目的で提示している。これらは網羅的でなく、又本発明を開示した形式そのものに限定することを意図していない。本発明の広がり及び範囲は、上述の例示的実施形態のいずれにも限定されるものではない。当業者には、各種の変更及び変型が明らかであろう。変更及び変型には、開示した特徴の任意の関連する組み合わせが含まれる。実施形態は、本発明及びその実際的な応用の原理を最適に説明すべく選択及び記述されているため、当業者には、様々な実施形態及び考察される特定の用途に適した様々な変更を行うべく本発明を理解することができよう。本発明の範囲は以下の請求項及びその等価物により規定されるものとする。
［項目１］
回転子及び固定子を有し、上記回転子が上記固定子の内部に配置されたモーターを含み、
上記回転子が、上記固定子に相対的に回転可能であって、機能モジュールの少なくとも一部を受容すべく構成されているサーボシステム。
［項目２］
上記回転子が磁石ヨークを含み、上記機能モジュールが上記回転子の上記磁石ヨーク内に載置されている、項目１に記載のサーボシステム。
［項目３］
１つ又は複数の磁石が上記回転子の上記磁石ヨークの外面に配置されており、
１つ又は複数の巻き線が上記固定子に配置されている、項目２に記載のサーボシステム。
［項目４］
上記１つ又は複数の巻き線に印加される電流を制御する制御モジュールを更に含み、上記電流が上記１つ又は複数の巻き線に印加された際に、上記１つ又は複数の巻き線が、上記１つ又は複数の磁石により生成された磁場と相互作用して出力トルクを発生する磁場を生成すべく動作する、項目３に記載のサーボシステム。
［項目５］
１つ又は複数の磁石が上記固定子の内面に配置されており、
１つ又は複数の巻き線が上記回転子の外面に配置されており、
上記１つ又は複数の巻き線に印加される電流を制御する制御モジュール、
上記電流が上記１つ又は複数の巻き線に印加された際に、上記１つ又は複数の巻き線が、上記１つ又は複数の磁石により生成された磁場と相互作用して出力トルクを発生する磁場を生成すべく動作する、項目１に記載のサーボシステム。
［項目６］
第１の巻き線の組が上記固定子に配置されており、
第２の巻き線の組が上記回転子に配置されており
上記第１の巻き線の組及び上記第２の巻き線の組に印加される電流を制御する１つ又は複数の制御モジュール、
上記電流が印加された際に、上記第１の巻き線の組が、上記第２の巻き線の組により生成された磁場と相互作用して出力トルクを発生する磁場を生成すべく動作する、項目１に記載のサーボシステム。
［項目７］
上記固定子が、上記回転子に上記モーターの中心軸回りの回動運動を実行させるべく動作する、項目１に記載のサーボシステム。
［項目８］
上記固定子に相対的な上記回転子の回動運動を可能にする１つ又は複数のベアリング及び／又は摺動リングを更に含み、上記１つ又は複数のベアリング及び／又は摺動リングが、上記機能モジュールが上記中心軸に沿う方向に移動するのを防止すべく構成されている、項目７のサーボシステム。
［項目９］
上記モーターがジンバルシステムの一部であり、上記モーターの上記中心軸がジンバルシステムのロール軸に一致する、項目１に記載サーボシステム。
［項目１０］
上記モーターが、ジンバルシステムのロール軸、ピッチ軸、及び／又はヨー軸の交差位置にほぼ近接した重心を有するように構成されている、項目１に記載のサーボシステム。
［項目１１］
上記機能モジュールが、レンズ及び撮像センサを含む撮像モジュールを含む、項目１に記載のサーボシステム。
［項目１２］
上記撮像モジュールに電子的に接続された撮像制御モジュールを更に含み、上記撮像モジュールが、信号線を用いて、記録された画像信号を撮像信号処理器に送信する、項目１１のサーボシステム。
［項目１３］
上記機能モジュールが、１つ又は複数の機能を実行すべく構成された１つ又は複数の装置を支持するフレームアセンブリを含む、項目１に記載の安定化システム。
［項目１４］
上記フレームアセンブリが、搭載物を安定させるべく動作するジンバルシステムの一部である、項目１３に記載の安定化システム。
［項目１５］
サーボシステムを実現する方法であって、
モーターに回転子及び固定子を、上記回転子が上記固定子の内部に配置されるように設けるステップと、
上記固定子に相対的に回転可能な上記回転子を、機能モジュールの少なくとも一部を受容すべく構成するステップと
を含む方法。
［項目１６］
上記回転子が磁石ヨークを含み、上記機能モジュールが上記回転子の上記磁石ヨーク内に載置されている、項目１５に記載の方法。
［項目１７］
１つ又は複数の磁石を上記回転子の磁石ヨークの外面に配置するステップと、
１つ又は複数の巻き線を上記固定子に配置するステップと
を更に含む、項目１６に記載の方法。
［項目１８］
制御モジュールを用いて上記１つ又は複数の巻き線に印加される電流を制御するステップを更に含み、上記電流が上記１つ又は複数の巻き線に印加された際に、上記１つ又は複数の巻き線が、上記１つ又は複数の磁石により生成された磁場と相互作用して出力トルクを発生する磁場を生成すべく動作する、項目１７に記載の方法。
［項目１９］
１つ又は複数の磁石を上記固定子の内面に配置するステップと、
１つ又は複数の巻き線を上記回転子の外面に配置するステップと、
制御モジュールを用いて上記１つ又は複数の巻き線に印加される電流を制御するステップとを含み、
上記電流が上記１つ又は複数の巻き線に印加された際に、上記１つ又は複数の巻き線が、上記１つ又は複数の磁石により生成された磁場と相互作用して出力トルクを発生する磁場を生成すべく動作する、項目１５に記載の方法。
［項目２０］
第１の巻き導線の組を上記固定子に配置するステップと、
第２の巻き導線の組を上記回転子に配置するステップと、
制御モジュールを用いて上記第１の巻き線の組及び上記第２の巻き線の組に印加される電流を制御するステップとを更に含み、
上記電流が印加された際に、上記第１の巻き線の組が、上記第２の巻き線の組により生成された磁場と相互作用して出力トルクを発生する磁場を生成すべく動作する、項目１５に記載の方法。
［項目２１］
上記固定子が、上記回転子に上記モーターの中心軸回りの回動運動を実行させるべく動作する、項目１５に記載の方法。
［項目２２］
上記固定子に相対的な上記回転子の回動運動を可能にする１つ又は複数のベアリング及び／又は摺動リングを設けるステップを更に含み、上記１つ又は複数のベアリング及び／又は摺動リングが、上記機能モジュールが上記中心軸に沿う方向に移動するのを防止すべく構成されている、項目２１に記載の方法。
［項目２３］
上記モーターがジンバルシステムの一部であり、上記モーターの上記中心軸がジンバルシステムのロール軸に一致する、項目１５に記載に記載の方法。
［項目２４］
上記モーターを、ジンバルシステムのロール軸、ピッチ軸、及び／又はヨー軸の交差位置にほぼ近接した重心を有するように構成する、項目１５に記載の方法。
［項目２５］
上記機能モジュールが、レンズ及び撮像センサを含む撮像モジュールを含む、項目１５に記載に記載の方法。
［項目２６］
撮像制御モジュールを上記撮像モジュールに電子的に接続するステップを更に含み、上記撮像モジュールが、信号線を用いて、記録された画像信号を撮像信号処理器に送信する、項目２５に記載の方法。
［項目２７］
上記機能モジュールが、１つ又は複数の機能を実行すべく構成された１つ又は複数の装置を支持するフレームアセンブリを含む、項目１５に記載の方法。
［項目２８］
上記フレームアセンブリが、搭載物を安定させるべく動作するジンバルシステムの一部である、項目２７に記載の方法。
［項目２９］
機能モジュールと共に埋め込まれた内蔵回転子モーターを含むサーボアセンブリであって、上記内蔵回転子モーターは上記機能モジュールのロール移動を起動すべく動作する、サーボアセンブリと、
上記機能モジュールのピッチ軸又はヨー軸に相対的な回転移動を起動すべく適合された別のモーターとを含み、
上記サーボアセンブリが、上記ピッチ軸及び上記ヨー軸の交差位置のほぼ近接した重心を有するように構成されている、ジンバルシステム。
［項目３０］
ジンバルシステムを提供する方法であって、
機能モジュールと共に埋め込まれた内蔵回転子モーターを含むサーボアセンブリを設けるステップであって、上記内蔵回転子モーターは上記機能モジュールのロール移動を起動すべく動作する、ステップと、
ジンバルシステムにおいて上記機能モジュールのピッチ軸又はヨー軸に相対的な回転移動を起動すべく適合された別のモーターを設けるステップと、
上記サーボアセンブリを、上記ピッチ軸及び上記ヨー軸の交差位置のほぼ近接した重心を有するように構成するステップと
を含む方法。
【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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