(57)【要約】【課題】機体側からの振動外乱による追尾性能の劣化を防ぐ追尾装置を提供する。【解決手段】アジマス軸１０を中心に回転する第１の粗動機構１１と、前記第１の粗動機構に支持され、アジマス軸１０と異なる方向のエレベーション軸２０を中心に回転する第２の粗動機構２１と、第２の粗動機構２１に支持され、第１の回転軸４０を中心に回転する第１の微動機構４１と、第２の粗動機構２１に支持され、第１の回転軸４０と異なる方向の第２の回転軸５０を中心に回転する第２の微動機構５１と、第１および第２の微動機構４１、５１に支持され、目標物の位置データを出力する目標位置認識手段３０と、を備え、第１および第２の微動機構４１、５１が回転駆動されることにより、第１および第２の粗動機構１１、２１の回転駆動での追尾誤差を抑圧する。【選択図】図１
2009033342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アジマス軸を中心に回転する第１の粗動機構と、
前記第１の粗動機構に支持され、前記アジマス軸と異なる方向のエレベーション軸を中心に回転する第２の粗動機構と、
この第２の粗動機構に支持され、第１の回転軸を中心に回転する第１の微動機構と、
前記第２の粗動機構に支持され、前記第１の回転軸と異なる方向の第２の回転軸を中心に回転する第２の微動機構と、
前記第１および第２の微動機構に支持され、目標物を撮像し、その位置データを出力する目標位置認識部と、
前記第１および第２の粗動機構を回転駆動する粗動機構駆動部と、
前記第１および第２の微動機構を回転駆動する微動機構駆動部と、
前記第１および第２の粗動機構の角速度を検出する角速度検出部と、
前記目標位置認識部から出力された位置データおよび前記角速度検出部で検出された角速度に基づいて前記第１および第２の粗動機構に前記目標物を追尾させるための粗動機構角速度指令値を生成する粗動機構角速度指令生成部と、
前記生成された粗動機構角速度指令値に基づいて前記粗動機構駆動部を制御する粗動機構駆動制御部と、
前記目標位置認識部から出力された位置データに基づいて前記第１および第２の微動機構を回転駆動させるための微動機構角度指令値を生成する微動機構角度指令生成部と、
前記角速度検出部で検出された角速度に基づいて前記微動機構角度指令値を補正する補正角度指令値を生成する補正角度指令生成部と、
前記微動機構角度指令生成部で生成された微動機構角度指令値を前記補正指令生成部で生成された補正角度指令値によって補正した微動機構制御指令に基づいて前記微動機構駆動部を制御する微動機構駆動制御部と、
を備えることを特徴とする追尾装置。
【請求項２】
前記粗動機構角速度指令生成部は、前記目標位置認識部から出力された位置データに基づいて前記目標物の追尾における前記第１および第２の粗動機構の各々の角速度目標値を算出し、前記角速度検出部において検出された角速度と前記角速度目標値との差を小さくするための前記粗動角速度指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の追尾装置。
【請求項３】
前記補正角度指令生成部は、前記角速度検出部において検出された角速度に基づいて前記微動機構角度指令値を補正する補正角度を各々算出し、この補正角度に基づいて前記補正角度指令値を生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の追尾装置。
【請求項４】
前記微動機構制御指令は、前記微動機構角度指令値に前記補正角度指令値を加算した値に基づいて生成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の追尾装置。
【請求項５】
アジマス軸を中心に回転する第１の粗動機構と、
前記第１の粗動機構に支持され、前記アジマス軸と異なる方向のエレベーション軸を中心に回転する第２の粗動機構と、
この第２の粗動機構に支持され、第１の回転軸を中心に回転する第１の微動機構と、
前記第２の粗動機構に支持され、前記第１の回転軸と異なる方向の第２の回転軸を中心に回転する第２の微動機構と、
前記第１および第２の微動機構に支持され、目標物を撮像し、その位置データを出力する画像センサと、
前記出力された位置データに基づいて前記目標物の追尾における前記第１および第２の粗動機構の各々の角速度目標値並びに前記第１および第２の微動機構の各々の角度目標値を算出する目標値算出器と、
前記第１および第２の粗動機構の角速度を検出するレートセンサと、
前記検出された角速度並びに前記画像センサから出力された角速度目標値に基づいて前記第１および第２の粗動機構の駆動を制御する粗動機構制御器と、
前記レートセンサで検出された角速度並びに前記目標値算出器で算出された角度目標値を信号処理し、前記第１および第２の粗動機構の前記目標物の追尾における誤差成分を検出する誤差成分検出器と、
前記検出された誤差成分を前記第１および第２の微動機構の駆動によって抑圧するための微動機構制御指令値を生成する抑圧指令生成器と、
前記生成された微動機構制御指令値に基づいて前記第１および第２の微動機構の駆動を制御する微動機構制御器と、
を備えることを特徴とする追尾装置。
【請求項６】
前記誤差成分検出器が、前記目標値算出器で算出された角度目標値を低周波数信号処理した第１の信号処理値および前記レートセンサから出力された角速度を高周波数信号処理した後に積分した第２の信号処理値を前記誤差成分として検出し、
前記抑圧指令生成器が、前記誤差成分検出器で検出された第１および第２の信号処理値の各々に所定の重み係数を乗算した後に加算し、前記誤差成分を前記第１および第２の微動機構の駆動によって抑圧する前記微動機構制御指令を生成することを特徴とする請求項５に記載の追尾装置。
【請求項７】
前記第１および第２の信号処理値に乗算される前記重み係数が異なることを特徴とする請求項６に記載の追尾装置。
【請求項８】
アジマス軸を中心に回転する第１の粗動機構と、
前記第１の粗動機構に支持され、前記アジマス軸と異なる方向のエレベーション軸を中心に回転する第２の粗動機構と、
この第２の粗動機構に支持され、第１の回転軸を中心に回転する第１の微動機構と、
前記第２の粗動機構に支持され、前記第１の回転軸と異なる方向の第２の回転軸を中心に回転する第２の微動機構と、
前記第１および第２の微動機構に支持され、目標物を撮像し、その位置データを出力する画像センサと、
前記出力された位置データに基づいて前記目標物の追尾における前記第１および第２の粗動機構の各々の角速度目標値並びに前記第１および第２の微動機構の各々の角度目標値を算出する目標値算出器と、
前記第１および第２の粗動機構の角速度を検出するレートセンサと、
前記検出された角速度並びに前記画像センサから出力された角速度目標値に基づいて前記第１および第２の粗動機構の駆動を制御する粗動機構制御器と、
前記レートセンサで検出された角速度を積分した後にフーリエ変換処理を行って特定周波数に対応するフーリエ係数を求め、前記第１および第２の粗動機構の前記目標物の追尾における誤差成分として検出する誤差成分検出器と、
前記検出されたフーリエ係数に対応する前記特定周波数の倍数成分の正弦波に基づいて前記誤差成分を前記第１および第２の微動機構の駆動によって抑圧するための補正角度指令値を生成し、この補正角度指令値に前記目標値算出器で算出された角度目標値を加算して微動機構制御指令値を生成する抑圧指令生成器と、
前記生成された微動機構制御指令値に基づいて前記第１および第２の微動機構の駆動を制御する微動機構制御器と、
を備えることを特徴とする追尾装置。
【請求項９】
前記補正角度指令値が、前記正弦波の合成波に所定のゲイン係数を乗算して生成されることを特徴とする請求項８に記載の追尾装置。
【請求項１０】
前記誤差成分検出器が、前記特定周波数に対応したフーリエ係数を予めフーリエ係数テーブルとして記憶していることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する目標に対してカメラ等の画像センサを指向させる追尾装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空港やプラントなどの大型施設、及び発電所や水道施設などのライフラインに関わる施設での保安設備、並びにITSなどの交通情報支援システムなどにおいて、ITVカメラ等を用いて対象物を追跡し、継続した監視や詳細な情報を入手するシステムが多く商品化されている。これらのシステムは、地上設置型だけでなく、プラットホームとして車両、船舶、または航空機などを想定し、小型かつ耐振性を考慮した構造によって振動・動揺に対する外乱抑圧を行っている。更に、複数の対象物を順次追尾できるように、旋回速度を高速化し、対象物への指向を短時間に行えることが重要になってきている。
【０００３】
しかし、このような追尾システムを車両や航空機等に搭載した場合、機体側で発生する振動が追尾システムに外乱として作用し、追尾性能に影響を及ぼす問題がある。
【０００４】
従来の追尾システムでは、機体側と追尾システムを防振ゴムや防振台座等を介して連結することで、振動伝達を減衰している（特許文献１参照）。また、追尾システム制御系の外乱抑圧特性を高くすることで外乱を抑圧する技術が知られている。
【特許文献１】特開２００６−３４９１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の技術においては、機体側からの振動伝達の大きさは、防振系に依存しているので、追尾システムの大きさや運用条件によって設計が制限され、十分な防振効果が得られない場合もある。また、追尾システム制御系の外乱抑圧特性を高める場合も、追尾システムが撮影装置等を搭載しているため、駆動負荷が大きくなることが多く、外乱を抑圧するための十分な制御帯域を持たせることが難しいという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、振動外乱による追尾性能の劣化を抑制する追尾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】
【０００７】
本発明の一態様によれば、アジマス軸を中心に回転する第１の粗動機構と、前記第１の粗動機構に支持され、前記アジマス軸と異なる方向のエレベーション軸を中心に回転する第２の粗動機構と、この第２の粗動機構に支持され、第１の回転軸を中心に回転する第１の微動機構と、前記第２の粗動機構に支持され、前記第１の回転軸と異なる方向の第２の回転軸を中心に回転する第２の微動機構と、前記第１および第２の微動機構に支持され、目標物を撮像し、その位置データを出力する目標位置認識部と、前記第１および第２の粗動機構を回転駆動する粗動機構駆動部と、前記第１および第２の微動機構を回転駆動する微動機構駆動部と、前記第１および第２の粗動機構の角速度を検出する角速度検出部と、前記目標位置認識部から出力された位置データおよび前記角速度検出部で検出された角速度に基づいて前記第１および第２の粗動機構に前記目標物を追尾させるための粗動機構角速度指令値を生成する粗動機構角速度指令生成部と、前記生成された粗動機構角速度指令値に基づいて前記粗動機構駆動部を制御する粗動機構駆動制御部と、前記目標位置認識部から出力された位置データに基づいて前記第１および第２の微動機構を回転駆動させるための微動機構角度指令値を生成する微動機構角度指令生成部と、前記角速度検出部で検出された角速度に基づいて前記微動機構角度指令値を補正する補正角度指令値を生成する補正角度指令生成部と、前記微動機構角度指令生成部で生成された微動機構角度指令値を前記補正指令生成部で生成された補正角度指令値によって補正した微動機構制御指令に基づいて前記微動機構駆動部を制御する微動機構駆動制御部と、を備えることを特徴とする追尾装置が提供される。
【０００８】
本発明の別の一態様によれば、アジマス軸を中心に回転する第１の粗動機構と、前記第１の粗動機構に支持され、前記アジマス軸と異なる方向のエレベーション軸を中心に回転する第２の粗動機構と、この第２の粗動機構に支持され、第１の回転軸を中心に回転する第１の微動機構と、前記第２の粗動機構に支持され、前記第１の回転軸と異なる方向の第２の回転軸を中心に回転する第２の微動機構と、前記第１および第２の微動機構に支持され、目標物を撮像し、その位置データを出力する画像センサと、前記出力された位置データに基づいて前記目標物の追尾における前記第１および第２の粗動機構の各々の角速度目標値並びに前記第１および第２の微動機構の各々の角度目標値を算出する目標値算出器と、前記第１および第２の粗動機構の角速度を検出するレートセンサと、前記検出された角速度並びに前記画像センサから出力された角速度目標値に基づいて前記第１および第２の粗動機構の駆動を制御する粗動機構制御器と、前記レートセンサで検出された角速度並びに前記目標値算出器で算出された角度目標値を信号処理し、前記第１および第２の粗動機構の前記目標物の追尾における誤差成分を検出する誤差成分検出器と、前記検出された誤差成分を前記第１および第２の微動機構の駆動によって抑圧するための微動機構制御指令値を生成する抑圧指令生成器と、前記生成された微動機構制御指令値に基づいて前記第１および第２の微動機構の駆動を制御する微動機構制御器と、を備えることを特徴とする追尾装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、追尾精度を改善することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１１】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る追尾装置１の全体構成例を示す図である。図１に示すように、追尾装置１は、大別すると、第１の粗動機構１１、第１の角速度検出手段１３、第２の粗動機構２１、第２の角速度検出手段２３、目標位置認識手段３０、第１の微動機構４１、第２の微動機構５１、粗動機構角速度指令生成部６０、粗動機構駆動制御部７０、微動機構角度指令生成部８０、補正角度指令生成部９０、および微動機構駆動制御部１００が設けられている。
【００１２】
第１の粗動機構１１は、第１のジンバル軸１０を中心に回転する。第２の粗動機構２１は、第１の粗動機構１１に支持され、第１のジンバル軸１０と異なる方向の第２のジンバル軸２０を中心に回転する。第２ジンバル軸２０は自重による慣性の影響や制御性を鑑みた場合、理想的には第１のジンバル軸１０と直交することが好ましい。
【００１３】
また、第１の粗動機構１１は、第１の粗動機構駆動手段１２によって回転駆動され、姿勢が変更される。同様に、第２の粗動機構２１は、第２の粗動機構駆動手段２２によって回転駆動される。
【００１４】
第１の粗動機構１１の角速度データは、第１の角速度検出手段１３によって検出される。同様に、第２の粗動機構２１の角速度データは、第２の角速度検出手段２３によって検出される。
【００１５】
目標位置認識手段３０は、第１および第２の微動機構４１、５１に支持され、追尾の対象となる目標物の位置データを出力する。目標位置認識手段３０としては、例えば工業用テレビカメラ、赤外線カメラ、ＣＣＤカメラの他、ＣＭＯＳセンサカメラ等のエリアセンサも利用することができる。
【００１６】
第１の微動機構４１は、第２の粗動機構２１に支持され、第１の回転軸４０を中心に回転する。制御系を簡素化するために、第１の回転軸４０は第２のジンバル軸１０に平行であることが好ましい。第２の微動機構５１は、第２の粗動機構２１に支持され、第１の回転軸４０と異なる方向の第２の回転軸５０を中心に回転する。第２の回転軸５０は自重による慣性の影響や制御性を鑑みた場合、理想的には第１の回転軸４０と垂直であることが好ましい。
【００１７】
また、第１の微動機構４１は、第１の微動機構駆動手段４２によって回転駆動され、姿勢が変更される。同様に、第２の微動機構５１は、第２の微動機構駆動手段５２によって回転駆動される。
【００１８】
第1の角速度目標値算出部６１は、目標位置認識手段３０から出力された位置データに基づき、目標物の追尾において第1の粗動機構１１の姿勢を変更するための第１の角速度目標値を算出する。同様に、第２の角速度目標値算出部６２は、目標位置認識手段３０から出力された位置データに基づき、目標物の追尾において第２の粗動機構２１の姿勢を変更するための第２の角速度目標値を算出する。
【００１９】
粗動機構角速度指令生成部６０は、第１および第２の角速度目標値算出部６１、６２において算出された角速度目標値と第１および第２の角速度検出手段１３、２３において検出された角速度データに基づき、第１および第２の粗動機構１１、２１の各々に対する粗動機構角速度指令値を生成する。
【００２０】
粗動機構駆動制御部７０は、粗動機構角速度指令生成部６０において生成された粗動機構角速度指令値に基づいて第1および第２の粗動機構駆動手段１２、２２の各々に対して粗動機構制御指令を発する。そして、第1および第２のサーボ制御部７１、７２によって第１および第２の粗動機構１１、２１に対するサーボ制御を個別に行う。
【００２１】
第1の角度目標値算出部８１は、目標位置認識手段３０から出力される位置データに基づき、目標の追尾において第1の微動機構４１の姿勢を変更する第１の角度目標値を算出する。同様に、第２の角度目標値算出部８２は、目標位置認識手段３０から出力される位置データに基づき、目標の追尾において第２の微動機構５１の姿勢を変更する第２の角度目標値を算出する。
【００２２】
微動機構角度指令生成部８０は、第１および第２の角度目標値算出部８１、８２において生成された角度目標値に基づき、第１および第２の微動機構４１、５１の各々に対する微動機構角度指令値を生成する。
【００２３】
第1の補正角度算出部９１は、第１の角速度検出手段１３において検出された角速度データに基づき、目標物の追尾において第1の微動機構４１の姿勢を変更する第１の補正角度を算出する。同様に、第２の補正角度算出部９２は、第２の角速度検出手段２３において検出された角速度データに基づき、目標物の追尾において第２の微動機構５１の姿勢を変更する第２の補正角度を算出する。
【００２４】
補正角度指令生成部９０は、第１および第２の補正角度算出部９１、９２において算出された補正角度に基づき、第１および第２の微動機構４１、５１の各々に対する補正角度指令値を生成する。
【００２５】
微動機構駆動制御部１００は、微動機構角度指令生成部８０において生成された微動機構角度指令値および補正角度指令生成部９０において生成された補正角度指令値に基づいて微動機構制御指令値を求め、第1および第２の微動機構駆動手段４２、５２の各々に対して微動機構制御指令を発する。そして、第1および第２のサーボ制御部１０１、１０２によって第１および第２の微動機構４１、５１に対するサーボ制御を個別に行う。
【００２６】
図２は、本実施形態に係る追尾装置１の概観図である。第１のジンバル軸１０はアジマス軸（以下、「ＡＺ軸」という。）、第２のジンバル軸２０はエレベーション軸（以下、「ＥＬ軸」という。）である。追尾装置１は、これらのＡＺ軸、ＥＬ軸が一点において直交する２軸構造を備えた２軸旋回装置である。また、ＥＬ軸には微動機構４０、５０が支持され、この微動機構に目標物の位置認識を行う目標位置認識手段３０が備わっている。ここでは、ジンバル機構が粗動機構１１、２１であり、粗動機構上には微動機構４１、５１が備わっている。
【００２７】
図３は、図２に示される追尾装置１における微動機構４１、５１の要部拡大図である。ここでは、微動機構４１、５１が２軸回転機構で構成され、粗動機構のＥＬ部に取り付けられている。各微動機構が、カメラ座標系ΣcにおけるXc軸、Yc軸を中心にそれぞれ回転することで、中心円盤部の目標位置認識手段３０の角度を微小に変えることができる。
【００２８】
図４は、追尾装置１における補正制御系の一例を示すブロック線図である。ここでは、ジンバル機構（粗動機構）の回転軸であるＡＺ軸およびＥＬ軸のそれぞれが微動鏡機構（微動機構）の回転軸と1対1に関係付けられているため、１つの軸に対する制御ブロック線図として表している。以下、図４における補正制御の方法を詳細に説明する。
【００２９】
先ず、画像センサにおいて、照準ターゲット（目標物）が認識され、その位置データが目標値生成器に出力される。
【００３０】
次に、目標値生成器において、画像センサでの認識結果に従って照準ターゲットを追尾するための目標値が各軸に対して生成され、ジンバル制御器に対してはジンバル機構の角速度目標値、微動鏡制御器に対しては微動鏡機構の角度目標値が出力される。
【００３１】
次に、ジンバル制御器において、ジンバル機構の角速度目標値に角速度データを一致させるように粗動機構制御指令による制御が行われる。
【００３２】
同時に、微動鏡制御器において、微動鏡機構の角度が角度目標値に達するように微動機構制御指令による制御が行われる。
【００３３】
しかし、図４に示される補正制御系では、ジンバル機構は負荷慣性が大きいために高速駆動ができず、外乱に対する抑圧特性は低周波領域に限られてしまう。一方、微動鏡機構は負荷慣性が小さく、高速駆動が可能だが、角度目標値が画像センサの出力に基づいているため、高周波領域の制御が行われない。このため、高周波領域の外乱に対する外乱抑圧効果が低くなってしまう問題がある。
【００３４】
そこで、図４の補正制御系を改良した補正制御系のブロック線図を図５に示す。図５においては、図４の補正制御系に誤差成分検出器および抑圧指令生成器が加えられた構成となっている。図５の補正制御系においては、図４の補正制御系の場合と同様に、ジンバル制御器でジンバル機構の角速度目標値に角速度データを一致させる制御が行われる。しかし、微動制御の方法は図４と異なり、誤差成分検出器で粗動制御系での追尾誤差を算出し、抑圧指令生成器で追尾誤差を補正する微動制御系での微動機構制御指令値を求め、この微動機構制御指令値に基づいて微動鏡制御器による制御が行われる。以下、この制御方法の相違点について詳細に説明する。
【００３５】
先ず、誤差成分検出器において、目標値生成器から画像センサに基づいて出力される角度目標値にはローパスフィルタ（LPF）、レートセンサで検出された角速度データにはハイパスフィルタ（HPF）後に積分が行われ、抑圧指令生成器にそれぞれ出力される。
【００３６】
次に、抑圧指令生成器において、誤差成分検出器から出力されたローパスフィルタ（LPF）した値に対しては重み係数KＬ、ローパスフィルタ（HPF）後に積分した値に対しては重み係数KＨがそれぞれ乗算され、微動鏡機構の微動機構角度指令値および補正角度指令値として微動鏡制御器にそれぞれ出力される。
【００３７】
次に、微動鏡制御器において、微動機構角度指令値および補正角度指令値が加算され、微動鏡機構に対する制御指令（微動機構制御指令）が発せられる。尚、周波数に応じて信号処理を行うことにより、誤差成分の正確な検出を可能としているが、重み係数KＬおよびKＨは常に１対１であるとは限らないので、信号処理は微動機構角度指令値および補正角度指令値の加算処理の前に行うのが好適である。
【００３８】
そして、微動鏡機構が微動鏡制御器からの微動機構制御指令に基づいて回転駆動されることにより、粗動機構側で抑圧できない誤差成分を追尾誤差とし、これを微動機構側で抑圧することが可能となる。
【００３９】
図６は、本実施形態に係る補正制御の適用有無と追尾誤差との関係を示す図である。図６において破線は補正制御を行わない場合の追尾誤差の値を示し、実線は補正制御を行った場合の追尾誤差の値を示す。したがって、粗動機構に外乱による誤差が発生した場合、目標位置認識手段３０では破線で示されるような追尾誤差が発生する。これに対して、補正制御を行うことで、実線で示されるように追尾誤差が減少し、追尾精度が改善されることを表している。この追尾誤差の補正幅は、微小であっても目標物との距離が遠い場合に効果的である。
【００４０】
このように本実施形態の補正制御を行うことで、粗動機構の制御では抑圧できない外乱の影響を微動機構の制御によって低減し、追尾誤差を改善することが可能となる。また、補正制御の対象を特定周波数に限定していないので、広い帯域の周波数を対象として補正制御を行うことができる。すなわち、全ての周波数の外乱を安定化させるように調整を行うことができるという効果を奏する。
【００４１】
（実施形態２）
図７は、本実施形態２に係る追尾装置１における補正制御系の一例を示すブロック線図である。本実施形態に係る補正制御系では、実施形態１の場合と同様にジンバル制御器においてジンバル機構の角速度目標値に角速度データを一致させる制御が行われる。一方、微動鏡制御器においては、誤差成分検出器と抑圧指令生成器から求められた粗動制御系での抑圧誤差を補正する微動機構制御指令値に基づいて制御が行われる。しかし、図５の補正制御系とは制御方法が異なる。以下、この制御方法の相違点について詳細に説明する。
【００４２】
先ず、誤差成分検出器おいて、レートセンサで検出された角速度データを積分した値に対してフーリエ変換処理が行われ、算出された特定周波数のフーリエ係数が正弦波生成器（抑圧指令生成器）に出力される。
【００４３】
次に、正弦波生成器において、誤差成分検出器で算出されたフーリエ係数に従って特定周波数成分が合成され、合成された値が補正角度指令値として微動鏡制御器に出力される。
【００４４】
次に、微動鏡制御器において、画像センサから出力される位置データに基づいて求められた微動機構角度指令値と、正弦波生成器で生成された補正角度指令値を加算した値に基づいて微動鏡機構に制御指令（微動機構制御指令）が発せられる。
【００４５】
そして、微動鏡機構が微動鏡制御器からの微動機構制御指令に基づいて回転駆動されることにより、ジンバル機構で抑圧できない誤差成分を追尾誤差とし、これを微動鏡機構側で抑圧することが可能となる。
【００４６】
図８は、フーリエ変換処理に基づく補正制御の具体例を示すフローチャートである。
【００４７】
先ず、誤差成分検出器において、Ts[s]の時間間隔でレートセンサから出力される角速度検出値をサンプリングし、その積分値を求める（ステップ８０１）。
【００４８】
次に、サンプリングした角速度検出値の積分値をメモリＡに記録する（ステップ８０２）。
【００４９】
次に、サンプリングした角速度検出値が指定サンプル数を満たすか否かを判定する（ステップ８０３）。
【００５０】
ここで、指定サンプル数分完了している場合には、後述する３つの処理が同時に平行して行われる（ステップ８０４A、８０４B、８０４C）。
【００５１】
これに対し、指定サンプル数分完了していない場合には、ステップ８０１に戻り、指定サンプル数を満たすまでステップ８０１〜８０３の処理が繰り返される。
【００５２】
ステップ８０４Aでは、メモリAの記憶領域をクリアし、ステップ８０１へ戻る。
【００５３】
ステップ８０４Bでは、サンプリングした角速度検出値をメモリAとは別の記憶領域であるメモリＢへ代入し、ステップ８０５Bへ進む。
【００５４】
次に、メモリＢに格納された角速度積分値に対してフーリエ級数展開を行う（ステップ８０５B）。ここで、特定周波数周期をＴとすると、サンプリング時間とサンプル数の関係は、下記の数式（１）で示される。
【数１】
2009033342.tif 000003
【００５５】
角速度積分値をe（t）とすると、フーリエ級数展開は、下記の数式（２）で示される。
【数２】
2009033342.tif 000004
【００５６】
ここで、ａ１，ａ２，ａｎ，ｂ１，ｂ２，ｂｎ，ｅ０は、フーリエ係数であり、各特定周波数の次数倍成分の大きさと位相を表す。
【００５７】
次に、各m次のフーリエ係数を、下記の式（３）により求める（ステップ８０６B）。
【数３】
2009033342.tif 000005
【００５８】
角速度積分値e（t）は離散的な情報として得られるため、離散フーリエ係数は、下記の数式（４）で示される。
【数４】
2009033342.tif 000006
【００５９】
また、上記の数式（３）は、1サンプル前までに得られたフーリエ係数に、k時点の観測情報により得られたフーリエ係数の変化分を逐次加算していく演算式として変形することができ、下記の数式（５）で示される。
【数５】
2009033342.tif 000007
【００６０】
そして、数式（５）により、角速度積分値の特定成分をサイン（sin）成分とコサイン（cos）成分に分離抽出し、フーリエ係数テーブルＡを更新する（ステップ８０７B）。尚、フーリエ係数テーブルの更新は、Ｔ時間刻みで行われる。
【００６１】
また、ステップ８０４Cでは、フーリエ係数テーブルＡの値を係数テーブルＢに代入して正弦波生成器（抑圧指令生成器）へ出力し、ステップ８０５Cへ進む。ここで、フーリエ係数テーブルをＡの値をＢに代入するのは、角速度積分値のサンプリング保持およびフーリエ級数展開を並列して処理するためである。
【００６２】
次に、正弦波生成器（抑圧指令生成器）において、フーリエ係数に対応した特定周波数の倍数成分の正弦波を生成し、この正弦波を合成する（ステップ８０５C）。
【００６３】
次に、合成波に対してゲイン係数Kが乗算した値に基づいて補正角度指令値を求める（ステップ８０６C）。すなわち、フーリエ変換処理によって抽出されたジンバル機構側での誤差角を微動鏡機構の駆動によって補正するための補正角度指令値に変換する。
【００６４】
次に、補正角度指令値に目標器算出器で算出された角度目標値を加算して微動機構制御指令値を生成し、微動鏡制御器に出力する（ステップ８０７C）。
【００６５】
そして、微動鏡制御器において、微動機構角度指令値に基づいて微動鏡機構が駆動される（ステップ８０８C）。
【００６６】
このように微動鏡機構の駆動を制御することにより、ジンバル機構で抑圧できない追尾誤差を抑圧できる。尚、特定周波数成分において、有意に現れる次数が予め分かっている場合には、数式（５）のmを、その特定周波数成分に限定することで、フーリエ係数テーブルのサイズを小さくすることが可能である。「有意に現れる次数」の具体例としては、ヘリ搭載の場合のローター周波数、飛行機搭載の場合のエンジンの周波数等の搭載側で発生する周波数が挙げられる。また、構造共振による特定周波数（構造共振周波数）も同様である。
【００６７】
また、本実施形態に係る補正制御系は、外乱抑圧の対象を特定周波数に特化している。すなわち、特定周波数の倍数波を指標として調整するので、実施形態１の場合と異なり、特異的なピークとなる周波数に対しても最大限抑圧することができるという効果を奏する。
【００６８】
尚、本発明は上記の実施形態の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。例えば、微動機構は２軸回転機構に限らず、チルト、パン、ズームの３軸の可能性もある。また、撮像面の変化が２自由度であればよいので、角度ではなく変位で撮像面を変えることも考えられる。また、上記の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わせにより、種々の発明を形成できる。すなわち、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、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態１に係る追尾装置の全体構成例を示す図。
【図２】本発明の実施形態１に係る追尾装置の概観図。
【図３】本発明の実施形態１に係る追尾装置の微動機構の要部拡大図。
【図４】本発明の実施形態１に係る補正制御系を示すブロック線図。
【図５】本発明の実施形態１に係る補正制御系を示すブロック線図。
【図６】本発明の実施形態１に係る補正制御の適用有無と追尾誤差との関係を示す図。
【図７】本発明の実施形態２に係る補正制御系のブロック線図。
【図８】本発明の実施形態２に係る補正制御系の処理の具体例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７０】
１０…第１のジンバル軸（AZ軸）、１１…第１の粗動機構、
１２…第１の粗動機構駆動手段、１３…第１の角速度検出手段、
２０…第２のジンバル軸（EL軸）、２１…第２の粗動機構、
２２…第２の粗動機構駆動手段、２３…第２の角速度検出手段、
３０…目標位置認識手段、
４０…第１の微動回転軸、４１…第１の微動機構、
５０…第２の微動回転軸、５１…第２の微動機構、
６０…粗動機構角速度指令生成部、７０…粗動機構駆動制御部、
８０…微動機構角度指令生成部、９０…補正角度指令生成部、
１００…微動機構駆動制御部。
【図１】
2009033342.tif 000008
【図４】
2009033342.tif 000009
【図５】
2009033342.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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【図３】
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