(57)【要約】【課題】支持軸の設置スペースを必要としない駆動機構を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係るジンバル装置は、被駆動体を駆動する駆動機構と、被駆動体の一端を駆動機構を介して支持し、他端を直接支持するフレームと、を備える。この駆動機構は、ベアリング、回転支持部、永久磁石及びコイルからなる。ベアリングは、内輪、転動体及び外輪を有し、外輪側でフレームに固定されている。回転支持部は、被駆動体から回転軸方向に突出し、ベアリングの内輪側に固定されている。永久磁石は、回転支持部の内周面側に固定されている。コイルは、永久磁石の内周面側に永久磁石と離間して固定され、通電時に永久磁石との間で回転トルクを発生する。モータケースは、フレームに固定され、内部に収納されたコイルを回転不可の状態で固定する。【選択図】図１
2012157192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体を駆動する駆動機構と、
前記被駆動体の一端を前記駆動機構を介して支持し、他端を直接支持するフレームと、
を備え、
前記駆動機構は、
内輪、転動体及び外輪を有し、前記外輪側で前記フレームに固定されたベアリングと、
前記被駆動体から回転軸方向に突出し、前記ベアリングの内輪側に固定された回転支持部と、
この回転支持部の内周面側に固定された永久磁石と、
この永久磁石の内周面側に前記永久磁石と離間して固定され、通電時に前記永久磁石との間で回転トルクを発生するコイルと、
前記フレームに固定され、内部に収納された前記コイルを回転不可の状態で固定するモータケースと、
からなることを特徴とするジンバル装置。
【請求項２】
前記駆動機構は、飛翔体へ搭載される際、前記被駆動体の鉛直方向の回転軸について設けられていることを特徴とする請求項１記載のジンバル装置。
【請求項３】
前記駆動機構は、前記被駆動体の回転軸毎に設けられていることを特徴とする請求項１記載のジンバル装置。
【請求項４】
ターゲットが発する赤外光を受光し、前記ターゲットの方位を検知する撮像装置と、
前記撮像装置を駆動する駆動機構と、
前記撮像装置の一端を前記駆動機構を介して支持し、他端を直接支持するフレームと、
を備え、
前記駆動機構は、
内輪、転動体及び外輪を有し、前記外輪側で前記フレームに固定されたベアリングと、
前記撮像装置から前記ベアリングと同心円形状で回転軸方向に突出し、前記ベアリングの内輪側に固定された回転支持部と、
この回転支持部の内周面側に固定された永久磁石と、
この永久磁石の内周面側に前記永久磁石と離間して固定され、通電時に前記永久磁石との間で回転トルクを発生するコイルと、
前記フレームに固定され、内部に収納された前記コイルを回転不可の状態で固定するモータケースと、
からなることを特徴とするジンバル装置。
【請求項５】
前記駆動機構は、飛翔体へ搭載される際、前記撮像装置の鉛直方向の回転軸について設けられていることを特徴とする請求項４記載のジンバル装置。
【請求項６】
前記駆動機構は、前記撮像装置の回転軸毎に設けられていることを特徴とする請求項４記載のジンバル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、撮像装置などを回転駆動するジンバル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、飛翔体には、回転可能に設置された撮像装置をモータの駆動力によってターゲット方向に指向させ、飛翔体をターゲットまで誘導するジンバル装置が搭載されている。図５は、従来のジンバル装置の全体構成例を示す斜視図である。また、図６は、図５に示すジンバル装置の分解図である。これらの図に示されるように、従来のジンバル装置１の駆動機構１２は、撮像装置１１を支持するベアリング１２１と、コイル及び永久磁石からなり撮像装置１１を駆動するモータ１２３を備えている。また、ベアリング１２１とモータ１２３はフレーム１３上にそれぞれ別々に設けられており、撮像装置１１に設けられた支持軸（駆動軸）１２０を介して撮像装置１１の駆動と支持をそれぞれ行う構造であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２８９７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術においては、撮像装置（被駆動体）に設置された支持軸に対してモータを接続する構造のため、支持軸（駆動軸）の設置スペースが必要であった。すなわち、支持軸（駆動軸）の設置スペースの分だけ装置が大きくなってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、支持軸の設置スペースを必要としない構造を有するジンバル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係るジンバル装置は、被駆動体を駆動する駆動機構と、被駆動体の一端を駆動機構を介して支持し、他端を直接支持するフレームと、を備える。この駆動機構は、ベアリング、回転支持部、永久磁石及びコイルからなる。ベアリングは、内輪、転動体及び外輪を有し、外輪側でフレームに固定されている。回転支持部は、被駆動体から回転軸方向に突出し、ベアリングの内輪側に固定されている。永久磁石は、回転支持部の内周面側に固定されている。コイルは、永久磁石の内周面側に永久磁石と離間して固定され、通電時に永久磁石との間で回転トルクを発生する。モータケースは、フレームに固定され、内部に収納されたコイルを回転不可の状態で固定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係るジンバル装置の全体構成例を示す斜視図。
【図２】図１に示すジンバル装置の分解図。
【図３】図１に示すジンバル装置の側面断面図。
【図４】図１に示すジンバル装置の分解時における側面断面図。
【図５】従来のジンバル装置の全体構成例を示す斜視図
【図６】図５に示すジンバル装置の分解図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るジンバル装置の全体構成例を示す斜視図であり、図２は、図１に示すジンバル装置の分解図である。また、図３は、図１に示すジンバル装置の側面断面図であり、図４は、図１に示すジンバル装置の分解時における側面断面図である。
【０００９】
これらの図に示されるように、ジンバル装置１は、撮像装置１１、ヨー軸駆動機構１２、フレーム１３から構成されており、例えば飛翔体の前方部に搭載される装置である。
【００１０】
撮像装置１１は、ヨー軸駆動機構１２の回転軸に設置され、ターゲットが発する赤外光を受光し、ターゲットの方位を検知する装置である。撮像装置１１内に設けられた赤外光検知器（図示省略する）の受光素子（図示省略）は、赤外光を受光することにより、受光素子毎に赤外光の強度レベルに応じた画像信号への変換を行う。
【００１１】
ヨー軸駆動機構１２は、、撮像装置１１をヨー軸Ｙ周りに回転駆動する駆動機構である。フレーム１３は、撮像装置１１の一端をヨー軸駆動機構１２を介して支持し、他端を直接支持する基台である。本実施形態において、ヨー軸とは、このジンバル装置１が飛翔体などに搭載されて駆動する際に、鉛直方向に伸びる回転軸をいう。また、後述するピッチ軸とは、ヨー軸に直行する２つの軸の一方をいい、ロール軸は、ヨー軸に直行する２つの軸の他方をいう。
【００１２】
また、ヨー軸駆動機構１２は、ベアリング１２１、回転支持部１２２、永久磁石１２３ａ、コイル１２３ｂ、及びモータケース１２４から構成されている。
【００１３】
ベアリング１２１は、少なくとも２つの軌道輪（内輪・外輪）と転動体を有し、外輪側でフレーム１３に固定された軸受部材である。ここでは、転動体として玉を用いる玉軸受とする。玉軸受は、回転時の摩擦を軽減し、ラジアル荷重およびアキシャル荷重を支持することを目的とする。そのため、少なくとも２つの軌道輪で玉を囲み、玉を通して荷重を伝達する。この玉軸受では、軌道輪の一方を固定する。ここでは、内輪側が回転支持部１２２と共に回転すると、それによって内部の玉も回転する。玉が自転することで、２つの軌道輪の表面が接して回転するよりも摩擦が低くなる。
【００１４】
回転支持部１２２は、撮像装置１１から回転軸であるヨー軸Ｙ方向に突出し、ベアリング１２１の内輪側の周面に固定された部材である。この回転支持部１２２がベアリング１２１と永久磁石１２３ａの間に設けられることで撮像装置１１の支持と駆動の両方が可能となっている。尚、本実施形態では、撮像装置１１の一部としてベアリング１２１と同心円形状で突出して形成されているが、脱着可能な別部材としても良い。
【００１５】
永久磁石１２３ａは、回転支持部１２２の内周面側に固定された磁石である。コイル１２３ｂは、永久磁石１２３ａの内周面側に永久磁石１２３ａと離間した状態でモータケース１２４側に固定され、通電時に永久磁石１２３ａとの間で回転トルクを発生する電磁石である。
【００１６】
モータケース１２４は、フレーム１３に対して脱着可能に固定され、ケース内部に収納されたコイル１２３ｂを回転不可の状態で固定する部材である。
【００１７】
更に、フレーム１３の内部には、図示省略したターゲット位置検出部１３１、誤差検出部１３２、及びロータ制御部１３３が設けられ、コンピュータによる制御が行われている。
【００１８】
ターゲット位置検出部１３１は、撮像装置１１の赤外線受光器（図示省略する）により検出した赤外線の強度レベルに応じてターゲットの位置を検出し、方位データとして出力する。
【００１９】
誤差検出部１３２は、、ターゲット位置検出部１３１から出力された方位データ及び赤外光検知器（図示省略する）から出力されたターゲット実位置の座標データを入力値として、このターゲット実位置とターゲット捕捉目標位置の座標差を差分データとして出力する。
【００２０】
ロータ制御部１３３は、誤差検出部１３２から出力された差分データを入力することにより、コイル１２３ｂに対する付加電圧を制御し、撮像装置１１の向きをターゲット方向に制御する。このロータ制御部１３３により、コイル１２３ｂ内に電流が流れると回転支持部１２２の内周面側に固定されている永久磁石１２３ａとの間で回転トルクが発生し、撮像装置１１がヨー軸Ｙ周りに回転する。
【００２１】
次に、上記のように構成されたジンバル装置１の作用を説明する。ここでは、ジンバル装置１が、飛翔体の誘導装置として用いられた場合を想定して説明する。
【００２２】
先ず、撮像装置１１においてターゲットから発せられた赤外光を受光すると、ジンバル装置１１が駆動を開始する。ジンバル装置１が駆動すると、撮像装置１１内の赤外光検知器（図示省略する）が、複数の受光素子において赤外光を受光する。赤外光を受光した赤外光検知器は、ターゲット捕捉目標位置に対して、受光面に写し出されたターゲット実位置をＸ軸、Ｙ軸座標上のずれ位置Δｘ、Δｙとして座標データを取得し、誤差検出部１３２側に出力する。
【００２３】
一方、撮像装置１１内のターゲット位置検出部１３１は、ステータ（図示省略する）から得られる磁気データに基づいて赤外光検知器（図示省略する）の方位を検知し、磁気データを方位データに変換して誤差検出部１３２側へ出力する。
【００２４】
次に、誤差検出部１３２は、ターゲット位置検出部１３１から出力された方位データおよび赤外光検知器（図示省略する）から出力されるターゲット実位置の座標データを入力して、このターゲット実位置とターゲット捕捉目標位置の座標差から差分データを生成し、ロータ制御部１３３へ出力する。
【００２５】
次に、ロータ制御部１３３は、誤差検出部１３３から出力される差分データを入力することにより、コイル１２３ｂに対する付加電圧を制御する。
【００２６】
そして、ロータ制御部１３３によってコイル１２３ｂ内に所望の電流が流れると、回転支持部１２２の内周面側に固定されている永久磁石１２３ａとモータケース１２４に固定されているコイル１２３ｂとの間で回転トルクが発生し、撮像装置１１がヨー軸Ｙ周りに所望の回転角だけ回転する。
【００２７】
このように、本実施形態に係るジンバル装置１によれば、ヨー軸駆動機構１２としてモータケース１２４にコイル１２３ｂを設置すると共に、撮像装置１１に対してベアリング１５および永久磁石１２３ｂを直接固定することにより、駆動軸を排除することができるため、ジンバル装置１の小型化が可能となる。
【００２８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００２９】
また、上記実施形態では、被駆動体として撮像装置が挙げられているが、被駆動体はこれに限られない。モータによって駆動する各種装置に適用可能である。更に、上記の駆動機構は他の回転軸（例えばピッチ軸やロール軸）についても適用可能であり、ヨー軸には限られない。
【符号の説明】
【００３０】
１…ジンバル装置
１１…撮像装置
１２…ヨー軸駆動機構
１３…フレーム
１２０…駆動軸（支持軸）
１２１…ベアリング
１２２…回転支持部
１２３…モータ
１２３ａ…永久磁石
１２３ｂ…コイル
１２４…モータケース
【図１】
2012157192.tif 000003
【図２】
2012157192.tif 000004
【図３】
2012157192.tif 000005
【図４】
2012157192.tif 000006
【図５】
2012157192.tif 000007
【図６】
2012157192.tif 000008