JP3131355B2

JP3131355B2 - 遠隔操作装置

Info

Publication number: JP3131355B2
Application number: JP07062152A
Authority: JP
Inventors: 雅巳矢野坂; 茂喜藤原; 亨桑田; 滋牧野; 憲昭杉本; 稔吉田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 2001-01-31
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH08235973A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、劇場、スタジオ等で状
況に応じて、スポットライト及びカメラ等の姿勢や方向
を任意の姿勢や方向に遠隔操作する遠隔操作装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、劇場やコンサートホールにおける
スポットライト及びカメラ等の姿勢や方向を任意の姿勢
や方向に遠隔操作する遠隔操作装置としては、例えば特
開平４−６２７０２号に示されるような遠隔操作型照明
装置があった、この照明装置は、有線又は無線のリモコ
ン操作部によって、離れたところに設置されているライ
トの角度を操作するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
装置では操作者がリモコン操作部のスイッチを操作し
て、ライトの角度を変化させ、劇場やコンサートホール
の舞台で演じている人等に、スポットライトを当てよう
とした場合、リモコン操作部のスイッチの動作とライト
の動作に時間的な遅れがあるため、操作者はその遅れを
考慮して、リモコン操作部のスイッチを操作しなけらば
ならない。このような操作は操作者に非常にストレスを
与えるものである。

【０００４】また、照明を操作する操作反力が操作者に
返らないので、操作者がライトを操作する操作感を感じ
ることができず、この点も操作性の悪い所である。さら
に、リモコン操作部の操作自由度は照明部の操作自由度
と一致しているため、照明部の操作においては、その関
係がはっきりしているので操作がしやすいが、実際に
は、操作者がスポットライトをあてたい場所である舞台
とリモコン操作部の位置関係が対応していないため、操
作者がスポットライトのあたる場所を予測、調整しなが
らリモコン操作部のスイッチを操作しなければならな
い。

【０００５】例えば図Ａに示す照明装置を用いて、舞台
上を横一直線に沿ってスポットライトを当てたい場合、
リモコン操作部の水平回転駆動スイッチと垂直回転駆動
スイッチを操作者が調整しなけらばならない。以上のよ
うな問題点は、遠隔操作型の照明装置に限らず、遠隔操
作によって、被操作機器の姿勢や方向を変化させる一本
の遠隔操作装置に共通した問題点である。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
で、その目的とするところは、遠隔操作するためのリモ
コン操作部の操作子を介して、操作者にあたかも被操作
機器を持って操作しているからのような操作反力を返す
ことによって操作性を向上させた遠隔操作装置を提供す
ることにある。また操作者が被操作機器の示す方向の位
置関係とリモコン操作部の位置関係を一致させることに
より操作性をより向上された遠隔操作装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、被操作機器の方向を検出する第
１の位置検出器、駆動力指令値に基づいて被操作機器を
駆動するための第１の駆動装置を持つ被操作部と、人が
操作する操作子の位置を検出する第２の位置検出器と駆
動力指令値に基づいて操作子を駆動するための第２の駆
動装置を持つ操作部と、被操作機器の方向と操作子の位
置に基づいて被操作部駆動装置の駆動力指令値を決定す
る被操作部制御装置と、被操作機器の方向と、操作子の
位置に基づいて操作部駆動装置の駆動力指令値を決定す
る操作部制御装置とを有することを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、被操作部と同じ大きさで且つ同形状又は縮小した
相似形状の操作部を有することを特徴とする。請求項３
の発明では、請求項２の発明において、操作部の駆動指
令値に基づいて操作子を制動する制動する制御手段する
ことを特徴とする。請求項４の発明では、請求項１の発
明において、人が操作子に加える力を検出する力検出器
を持つ操作部と、力検出値に基づいて被操作部駆動装置
の駆動力指令値を決定する被操作部制御装置を有するこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項５の発明では、請求項１の発明にお
いて、被操作機器に加えられる力を検出する力検出器を
持つ被操作部と、被操作機器に加えられる力を検出する
力検出器を持つ被操作部と、操作子の位置と、被操作値
を決定する被操作部制御装置と、操作子の位置と被操作
機器の姿勢、調光と操作部と被操作部の力検出値に基づ
いて操作部駆動装置の駆動力指令値を決定する操作部制
御装置を有することを特徴とする。

【００１０】請求項６の発明では、請求項１の発明にお
いて、人が操作子に加える力を検出する力検出器を持つ
操作部と、被操作機器に加えられる力を検出する力検出
器を持つ被操作部と、操作子の位置と被操作機器の方向
と操作部と被操作部の力検出値に基づいて被操作部駆動
装置の駆動力指令値を決定する被操作部制御装置と、操
作子の位置と被操作機器の方向と操作部と被操作部の力
検出値に基づいて操作部駆動装置の駆動力指令値を決定
する操作部制御装置を有することを特徴とする。

【００１１】請求項７の発明では、請求項１の発明にお
いて、操作子の位置と操作部駆動装置の駆動力指令値と
予め想定した操作部の運動方程式から被操作機器に加え
る力を推定する外力推定器と、その推定値に基づいて被
操作部駆動装置の駆動力指令値を決定する被操作部制御
装置を有することを特徴とする。請求項８の発明では、
請求項１の発明において、被操作機器の方向と被操作部
駆動装置の駆動力指令値と予め想定した被操作部の運動
方程式から被操作機器に加えられた力を推定する外力推
定器と、その推定値に基づいて操作部駆動装置の駆動力
指令値を決定する操作部制御装置を有することを特徴と
する。

【００１２】請求項９の発明では、請求項１の発明にお
いて、操作子の位置と操作部駆動装置の駆動力指令値と
予め想定した操作部の運動方程式から人が操作子に加え
る力を推定する外力推定器と、被操作機器の方向と被操
作部駆動装置の駆動力指令値と予め想定した被操作部の
運動方程式から被操作機器に加えられた力を推定する外
力推定器と、操作子の位置と被操作機器の方向と操作部
と被操作部の力推定値に基づいて被操作部駆動装置の駆
動力指令値を決定する被操作部制御装置と、操作子の位
置と被操作機器の方向と操作部と被操作部の力推定値に
基づいて操作部駆動装置の駆動力指令値を決定する操作
部制御装置を有することを特徴とする。

【００１３】請求項１０の発明では、請求項１の発明に
おいて、被操作機器の方向に基づいて被操作機器の重力
を補償するための駆動力指令値を決定する重力補償器
と、その駆動力指令値と被操作部制御装置によって決定
した被操作部の駆動力指令値を加算する加算器と、加算
された被操作部の駆動力指令値に基づいて被操作機器を
駆動するための駆動装置を持つ被操作部を有することを
特徴とする。

【００１４】請求項１１の発明では、請求項１の発明に
おいて、被操作機器内で移動し、被操作機器の重心位置
を変化させる装置の位置に基づいて、その位置の変化に
伴って生じる被操作機器の慣性や重力の変化を補償する
ための駆動力指令値を決定する非線形補償器と、その駆
動力指令値と被操作部制御装置によって決定した被操作
部の駆動力指令値を加算する加算器と、加算された被操
作部の駆動力指令値に基づいて被操作機器を駆動するた
めの駆動装置を持つ被操作部を有することを特徴とす
る。請求項１２の発明では、請求項１の発明におい
て、被操作機器の方向に基づいて被操作機器を減速させ
るための駆動力指令値を決定する動作限界補償器と、そ
の駆動力指令値と被操作部制御装置によって決定した被
操作部の駆動力指令値を加算する加算器と、加算された
被操作部の駆動力指令値に基づいて被操作機器を駆動す
るための駆動装置を持つ被操作部を有することを特徴と
する。

【００１５】請求項１３の発明では、請求項１の発明に
おいて、被操作機器の方向の検出値を微分する微分する
微分器と、その出力値を更に微分する微分器と、操作子
の位置検出値を微分する微分器と、その出力値を更に微
分する微分器と、それらの出力値に基づいて操作子の見
かけ上の質量を所望の質量にするための操作部駆動装置
の駆動力指令値を決定する操作部制御装置と、上記の出
力値に基づいて被操作機器の位置を操作子の見かけ上の
質量を所望の質量にするための操作部駆動装置の駆動力
指令値を決定する操作部制御装置と、上記出力値に基づ
いて被操作機器の位置を操作子の位置に追従させるため
の被操作部駆動装置の駆動力指令値を決定する被操作部
制御装置を有することを特徴とする。

【００１６】請求項１４の発明では、請求項１３の発明
において、各々の微分器の出力値に基づいて、操作子の
見かけ上の粘性係数を所望の粘性係数にするための操作
部駆動装置の駆動力指令値を決定する操作部制御装置を
有することを特徴とする。請求項１５の発明では、請求
項１４の発明において、各々の微分器の出力値に基づい
て、操作子の見かけ上のインピーダンスを所望のインピ
ーダンスにするための操作部駆動装置の駆動力指令値を
決定する操作部制御装置を有することを特徴とする。

【００１７】請求項１６の発明では、請求項１５の発明
において、被操作機器の方向を検出する位置検出器と駆
動力指令値に基づいて被操作機器を駆動するための駆動
装置を持つ被操作部と、人が操作する操作子の位置を検
出する位置検出器を持つ操作部と、操作部位置座標系
と、被操作部位置座標系との間で座標変換を行う位置座
標変換器と、被操作機器の方向と操作子の位置を座標変
換した位置に基づいて被操作部駆動装置の駆動力指令値
を決定する照明部制御装置とを有することを特徴とす
る。

【００１８】請求項１７の発明では、請求項１６の発明
において、駆動力指令値に基づいて操作子を駆動するた
めの駆動装置を持つ操作部と、操作子の位置と被操作機
器の方向を座標変換した位置に基づいて操作部駆動装置
の駆動力指令値を決定する操作部制御装置を有すること
を特徴とする。請求項１８の発明では、請求項１６の発
明において、被操作機器の示す方向にある舞台を撮像す
るためのテレビカメラと、撮像された舞台映像の表示を
行うためのテレビモニタと、モニタ画面上の舞台位置を
指示することで所望の被操作機器の方向を決定するライ
トペンと、ライトペンで指示されたテレビモニタ上の座
標を読取るための画像処理器と、モニタテレビ上の位置
座標と実際の舞台上の位置座標を変換する位置座標変換
器を有することを特徴とする。

【００１９】請求項１９の発明では、請求項１６の発明
において、被操作機器の示す方向にある舞台を撮像する
ためのテレビカメラと、撮像された舞台映像を仮想空間
上で表示するための立体視眼鏡と、仮想空間上で所望の
被操作機器の方向を決定するための三次元位置検出器
と、仮想空間上の位置座標と実空間上の位置座標との間
で座標変換を行う位置座標変換器と、実空間上の舞台映
像を仮想空間上の舞台映像に変換するための画像変換器
を有することを特徴とする。

【００２０】請求項２０の発明では、被操作機器を水平
回転駆動及び垂直回転駆動することが可能な被操作部
と、被操作機器の示す方向にある舞台面を直交するｘ
軸、ｙ軸からなる２次元平面とし、舞台面と被操作部の
高さをＬとし、被操作部の水平回転による方向と舞台面
に設定したｙ軸とからなる角度を被操作部水平回転角度
とし、被操作部の垂直回転による方向と舞台面とからな
る角度を被操作部垂直角度とし、舞台面を所定倍に縮小
したＸ軸、Ｙ軸からなる２次元平面上を移動可能な操作
部を有し、操作部の操作紙をＸＹ平面に移動させたとき
に、被操作部の水平回転角度と垂直回転角度とを決定
し、決定された夫々の角度に被操作機器の方向を移動さ
せるための被操作部制御装置を有する。

【００２１】

【作用】請求項１の発明によれば、遠隔操作にも関わら
ず、被操作機器を操作する操作反力を感じながら、被操
作機器を操作することが可能となり、そのため操作者が
操作時の遅れなどを予測、調整することなく、操作でき
るため、操作時の疲れも少ない装置を実現できる。

【００２２】請求項２の発明によれば、被操作部と操作
部の位置の対応が明確になり、被操作機器の示す方向が
分かり易くなり、操作性が良くなり、また実際の被操作
部に比べ、方向に関する部分以外を除いて操作部を構成
できるから、操作部を被操作部に比べて軽量にすること
ができ、これによって、被操作機器を所望の示す方向へ
動かすための力が小さくて良いので、操作性が良くな
る。

【００２３】請求項３の発明によれば、操作子を操作者
の動きに対する抵抗力のみを発生し、操作部制御装置等
が暴走しても操作子自らは駆動、動作しないため、操作
者に対して安全である。請求項４の発明によれば、操作
者が操作子に加えた力の拡大又は縮小した力で、被操作
機器を駆動することが可能となり、遠隔操作する被操作
機器の大きさに関わらず、操作者は適当な操作力によっ
て操作が可能となり、また大きさの違う２つの被操作機
器を左右の手で遠隔操作するとき、同じ操作感で２つの
被操作機器を操作することが可能となる。

【００２４】請求項５の発明によれば、遠隔操作時に被
操作機器が障害物に衝突した力や被操作機器の動作限界
にあるメカストッパ等に合った力を検出し、その力の拡
大又は縮小した力を操作者に操作子を介して返すことに
よって、操作者にそれらの値粗を瞬時に感じさせること
ができ、操作性が向上する。請求項６の発明によれば、
操作子と被操作機器の間の関係を位置及び力を用いてつ
なぐことができ、そのため実際にハードウェア的につな
がっていない操作子と、被操作機器の間の位置及び力を
伝達することが可能になり、その結果操作性が向上す
る。

【００２５】請求項７の発明によれば、操作子に加えら
れる力を検出する力検出器を用いることなく、人が操作
子に加えた力の拡大又は縮小した力で被操作機器を駆動
することが可能となり、そのため遠隔操作する被操作機
器の大きさに関わらず、操作者が適当な操作力によって
操作することが可能となる。請求項８の発明によれば、
被操作機器に加えられる力を検出する力検出器を用いる
ことなく、遠隔操作時に被操作機器が障害物に衝突した
力や動作限界にあるメカストッパ等に当たった力を検出
し、その力の拡大又は縮小した力を操作者に操作子を介
して返すことによって、操作者にそれらの値粗を瞬時に
感じさせることができ、操作性が向上する。

【００２６】請求項９の発明によれば、操作子に加えら
れる力を検出する力検出器と被操作機器に加えられる力
を検出する力検出器を用いることなく、操作子と被操作
機器の間の関係を位置及び力を用いてつなぐことがで
き、そのため実際にハードウェア的につながっていない
操作子と被操作機器間が、あたかもハードウェア的に連
結されているかのようになり、その結果精度良く操作子
と被操作機器の間の位置及び力を伝達することが可能に
なるので、操作性が向上する。

【００２７】請求項１０の発明によれば、被操作機器の
姿勢を一定に保つときに被操作機器の重力によって駆動
軸に生じる力や動かす方向によって生じる力の変化を、
予めキャンセルするように補償することができ、被操作
機器の姿勢や垂直、水平駆動に関係なく、被操作機器を
操作するときの操作力を一定にすることが可能となり、
操作性が良くなる。

【００２８】請求項１１の発明によれば、被操作機器の
フォーカス装置等を調整するために被操作機器内で移動
するフォーカス装置等の質量や慣性力によって生じる被
操作機器の慣性力や重力の変化を予めキャンセルするよ
うに補償することができ、フォーカス装置等の位置に関
係なく、同じ加減速で被操作機器を操作するときの操作
力を一定にすることが可能となり、操作性が良くなる。

【００２９】請求項１２の発明によれば、被操作機器の
動作限界付近で操作子の動きに関係なく、被操作機器を
減速停止させることによって、操作者が操作ミスによて
被操作機器をメカストッパ等に高速に衝突させ、被操作
機器を破損させることなく、安全に操作することができ
る。請求項１３の発明によれば、被操作機器の質量を見
かけ上、軽くすることができ、そのため小さい力で操作
することが可能になるとともに、操作者や被操作器器に
応じて被操作機器の質量を任意の値に設定することが可
能となる。

【００３０】請求項１４の発明によれば、操作者が操作
子を持って操作するときに生じる操作子の高周波の振動
が被操作機器に伝達しないため、操作者の操作ぶれ等に
よる被操作機器の示す方向の微小振動を無くすことがで
きる。請求項１５の発明によれば、操作子と被操作機器
の間の関係を制御装置によって、任意の機械的な関係で
連結した状態を実現でき、あたかもその関係で連結され
ている装置を操作する感触を得ることが可能となり、操
作者に応じた任意の操作感を実現することが可能とな
る。

【００３１】請求項１６の発明によれば、被操作機器の
駆動装置の駆動軸の場所及び自由度に関わらず、操作部
の位置座標系と舞台の位置座標系が一致しているので、
被操作機器の示す方向を舞台上の所望の位置に向けたい
ときの操作が非常に分かり易くなる。請求項１７の発明
によれば、被操作機器の示す方向を舞台上の所望の位置
にむけたい時の操作が非常に分かり易くなるとともに、
被操作機器を操作する操作反補矩を感じつつ被操作機器
の遠隔操作が可能になるため、非常に操作性が良くな
る。

【００３２】請求項１８の発明によれば、操作者が被操
作機器を示したい方向の舞台をモニタ画面上で見なが
ら、同じ画面上で、操作者が被操作機器を示したい方向
に操作設定することができ、操作性が向上する。請求項
１９の発明によれば、操作者が被操作機器を示したい方
向の操作と被操作機器内のフォーカス装置の操作の２つ
の操作が必要な三次元空間上の舞台を立体視眼鏡を介し
て見ながら、同じ三次元空間上で、所望の被操作機器の
向きに所望のフォーカスを設定すること可能となり、操
作性を更に向上さることができる。

【００３３】請求項２０の発明によれば、操作部の位置
座標系と操作者が被操作機器を向けたい方向にある舞台
の位置座標系とを精度良く一致させることが可能とな
り、舞台上の所望の位置にライトを照射するときの精度
が良くなる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。（実施例１）図１は本発明の実施例１の全体構成を示し
ており、本実施例の遠隔操作装置は被制御機器である照
明部１と、制御部２と、操作部３との３つの大きな部位
に分かれる。

【００３５】照明部１は、図２（ａ）（ｂ）に示すよう
に天井面Ｘに配設された水平回転用モータ４により水平
回転駆動される水平回転軸２３の下端に中央上面が固定
されて水平回転駆動される支持枠５と、両側側面に突設
した垂直回転軸６の両端を下向きコ字状の支持枠５の両
脚に垂直方向に回転自在に支持されたスポットライト７
と、支持枠５の片脚の外側面に配設され、片側の垂直回
転軸６に連結され垂直回転軸６を垂直回転駆動する垂直
回転用モータ８と、スポットライト７の垂直方向の方向
と水平方向の方向とを夫々検出するエンコーダ９、１０
とで構成される。

【００３６】操作部３は、図３（ａ）（ｂ）に示すよう
にテーブルのような固定ベースＹに配設された水平回転
用モータ１１に連結された水平回転軸１２の上端が底面
に固定されて水平回転自在な上向きコ字状の支持枠１３
と、この支持枠１３の両側脚間に垂直回転自在に支持さ
れた垂直回転軸１４と、この垂直回転軸１４に下端が固
定された操作子１５と、この支持枠１３の片側脚の外部
に配設され垂直回転軸６を垂直回転駆動する垂直回転用
モータ１６と、操作子１５の垂直方向の方向と水平方向
の方向とを夫々検出するエンコーダ１７、１８とで構成
される。

【００３７】制御部２は、照明部１の各エンコーダ９、
１０からの検出信号に基づいてスポットライト７の方向
を判断してモータ４、８の駆動力指令値を決定する被操
作部用の制御装置１９と、操作部３のエンコーダ１７、
１８からの検出信号に基づいて操作子１５の方向を判断
してモータ１１、１６の駆動力指令値を決定する操作子
用の制御装置２０とで構成される。

【００３８】ここでスポットライト７、操作子１５は夫
々の水平回転及び垂直回転を対応させている。図４は、
本実施例の制御部２の回路ブロックを示しており、各制
御装置１９及び２０は夫々に対応するモータ４，８及び
１１、１６を駆動するためのドライブ回路２１、２２及
び２６、２７を備え、これらドライブ回路２１、２２及
び２６、２７に駆動力指令値を与えるために操作部３の
垂直回転に対応するエンコーダ９、１７の検出角度の差
を演算する演算器２４と、水平回転に対応するエンコー
ダ１０、１８の検出角度の差を演算する演算器２５とを
備えている。

【００３９】而して図５に示すフローチャートに基づい
て制御部２は以下のような制御を行う。つまり操作者Ｍ
がスポットライト７を望みの方向に向けるために、手に
持っている操作子１5 に力を加え、スポットライト７を
動かしたい方向に操作子１５を移動させる。そのときの
操作子１５の水平回転軸１２及び垂直回転軸１４の回転
角度を上記のエンコーダ１７，１８によって検出する。
また同時にスポットライト７の水平回転軸２３及び垂直
回転軸６の回転角度をエンコーダ９，１０によって検出
する。

【００４０】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、演算器２
４にてスポットライト７の垂直回転角度と操作子１５の
垂直回転角度との差を計算する。また演算器２５にてス
ポットライト７の水平回転角度と操作子１５の水平回転
角度との差を計算する。ここで制御装置１９ではそれら
の回転角度の差がゼロになるように予め設定している制
御ゲインＧ₁，Ｇ₂を用いて照明部１の各モータ４，８
の駆動力指令値を決定してドライブ回路２１、２２に送
り、ドライブ回路２１、２２において、駆動力指令値の
トルクを発生させるためのモータ電流をモータ４、８に
与え、各回転軸２３、６に所望の駆動力を与えてスポッ
トライト７を各回転軸２３、６を通じて回転駆動し、ス
ポットライト７の照射方向を変える。

【００４１】また制御装置２０は制御装置１９と同様に
して検出回転角度の差がゼロなるように予め設定してい
る制御ゲインＧ₃，Ｇ₄を用いて照明部１の各モータ
４，８の駆動力指令値を決定してドライブ回路２６、２
７に送り、ドライブ回路２６、２７において、駆動力指
令値のトルクを発生させるためのモータ電流をモータ１
１、１６に与え、各回転軸１２、１４に所望の駆動力を
与えて操作子１５に駆動力を伝える。つまり操作者Ｍは
その駆動力を感じ恰もスポットライト７を操作している
ような操作感を感じることになる。

【００４２】（実施例２）本実施例の実施例１と異なる
点は操作部３の構成であり、図６（ａ）（ｂ）は本実施
例の操作部３を示す。つまり本実施例では操作部３はテ
ーブルのような固定ベースＹに固定した逆Ｌ字状のアン
グル２８に水平回転用モータ１１を取り付けるととも
に、その水平回転角度を検出するエンコーダ１８を取り
付けてある。また水平回転用モータ１１により水平回転
駆動される水平回転軸１２に固定された支持枠１３の片
脚には垂直回転させることが可能な垂直回転軸１４を備
え、その垂直回転軸１４に操作子１５を取り付けてあ
る。この操作子１５を垂直回転駆動させるために、支持
枠１３には垂直回転用モータ１６を取り付けるととも
に、その垂直回転角度を検出するためにエンコーダ１７
を取り付けてある。従って、操作子１５は固定ベースＹ
から水平回転と垂直回転が可能なように取り付けっれて
いることになる。

【００４３】また操作子１５はスポットライト７の大き
さと略同じにして、操作子１５と水平回転軸１２及び垂
直回転軸１４などの距離も照明部１と同寸法にする。操
作者Ｍは、この操作子Ｍを持って操作するが、この操作
部３は照明部１に比べ、軽量化できるため（レンズやフ
ォーカス装置がないため）、照明部１を持って操作する
よりも操作がし易く、しかも実際にスポットライト７を
持って操作しているような操作感が得られることにな
る。

【００４４】また、操作部３の大きさと照明部１の大き
さの関係を相似関係とし、例えば、操作部３の方を小さ
くすることによって軽量化し、操作性を良くすることが
できる。尚システム構成は操作部３の構成以外は実施例
１と同じであり、またその動作フローも実施例１と同じ
であるため説明は省略する。

【００４５】（実施例３）本実施例の実施例１と異なる
点は操作部３の構成であり、図７（ａ）（ｂ）は本実施
例の操作部３を示す。つまり本実施例では操作部３は固
定ベースＹに電磁ブレーキからなる制動用ブレーキ３０
を備えた水平回転軸１２を水平回転自在に取付けるとと
もに、水平回転軸１２の回転角度を検出するエンコーダ
１８を取り付けてある。また水平回転軸１２に固定され
た支持枠１３の片脚には垂直回転させることが可能な垂
直回転軸１４と、垂直回転軸１４の回転を制動するため
の電磁ブレーキからなる制動用ブレーキ３１と、垂直回
転軸１４の垂直回転角度を検出するためのエンコーダ１
７を取り付けてある。

【００４６】制動用ブレーキ３１（３０）は図示するよ
うに垂直回転軸１４（水平回転軸１２）の一端に一体に
形成した円板３２にばね２９を介して摩擦板３３を備え
るとともに、この摩擦板３３に対向するように電磁石３
４を配置して構成されるもので、電磁石３４に励磁電流
を流して吸引力を発生させて磁性板からなる摩擦板３３
を電磁石３４に吸引させて両者間に摩擦力を発生させ垂
直回転軸１４（水平回転軸１２）の回転に制動をかける
ことができるようなっており、電磁石３４に流す励磁電
流、つまりブレーキ電流の大きさによって摩擦板３３と
電磁石３４との間の摩擦力を制御でき、この制御により
操作子１５に発生する抵抗力を変化させることが可能と
なる。

【００４７】本実施例での動作は実施例１と略同じであ
るが、実施例１では制御部２の制御装置２０においてモ
ータ１１、１６の駆動力指令値を決定していたが、本実
施例では各ブレーキ３０、３１の制動トルクを発生させ
るための制動トルク指令値を決定し、その駆動力指令値
に基づいて摩擦抵抗からなる制動トルクを発生し、操作
者Ｍに抵抗力を感じさせるようにしている。

【００４８】尚図中３５は垂直回転軸１４の軸受けであ
るボールベアリングを示す。（実施例４）本実施例の実施例１と異なる点は操作部３
の構成であり、図８は本実施例の操作部３を示す。つま
り本実施例の操作部３は機構的には図３に示す実施例１
の操作部３と垂直回転用モータ１６とエンコーダ１７の
位置が前後反対であるが、実施例１とは実質的に同じ機
構を持つものである。そして本実施例では、操作子１５
のシャフト部１５ａには図９に示すように歪ゲージ３６
Ａ，３６Ｂを貼り付けてある。各歪ゲージ３６Ａ，３６
Ｂの出力はブリッジ回路３７を介して動歪計３８に取り
込まれ、動歪計３８によって操作子１５のシャフト部１
５ａに加えられる力、即ち操作者Ｍが操作子１５に加え
た力を検出できるようになっている。このブリッジ回路
３７の接続によって得られるシャフト部１５ａのせん断
力ａは、本装置においては、垂直回転方向に加えられる
力であり、シャフト部１５ａのねじり力ｂは、水平回転
方向に加えられる力である。ここで照明部１のスポット
ライト７及び操作部３の操作子１５は共に水平回転及び
垂直回転が可能であって、実施例１と同様に夫々の回転
は対応している。

【００４９】図１０は本実施例の回路構成を示し、図１
１は本実施例の動作のフローチャートを示しており、以
下本実施例の動作をこれら図に基づいて説明する。まず
操作者Ｍがスポットライト７を望みの方向に向けるため
に、手に持っている操作子１5 に力を加え、スポットラ
イト７を動かしたい方向に操作子１５を移動させる。そ
のときの操作子１５の水平回転軸１２及び垂直回転軸１
４の回転角度を上記のエンコーダ１７，１８によって検
出し、またせん断力及びねじり力をを操作部３の動歪計
３８により構成される水平回転軸力検出器３８Ａ及び垂
直回転軸力検出器３８Ｂにより検出する。また同時にス
ポットライト７の水平回転軸２３及び垂直回転軸６の回
転角度をエンコーダ９，１０によって検出する。

【００５０】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、演算器２
４にてスポットライト７の垂直回転角度と操作子１５の
垂直回転角度との差を計算する。また演算器２５にてス
ポットライト７の水平回転角度と操作子１５の水平回転
角度との差を計算する。一方操作部３の動歪計３８によ
り構成される水平回転軸力検出器３８Ａ及び垂直回転軸
力検出器３８Ｂからの力検出値に基づいて制御装置１９
では予め定めた制御ゲインＧ₁，Ｇ₂により力検出値の
数倍の駆動力が得られるように駆動力指令値を作成しド
ライブ回路２１、２２に与える。ドライブ回路２１、２
２は与えられた駆動力指令値に基づいて照明部１のモー
タ４、８にモータ電流を流して、各回転軸２３、６に所
望の駆動トルクを発生させてスポットライト７を駆動
し、スポットライト７の照射方向を変える。

【００５１】一方制御装置２０では、実施例１と同様に
エンコーダ１０，１８及び９，１７の検出回転角度の差
がゼロなるように予め設定している制御ゲインＧ₃，Ｇ
₄を用いて操作部３の各モータ１１，１６の駆動力指令
値を決定してドライブ回路２６、２７に送り、ドライブ
回路２６、２７において、駆動力指令値のトルクを発生
させるためのモータ電流をモータ１１、１６に与え、各
回転軸１２、１４に所望の駆動力を与えて操作子１５に
駆動力を伝える。つまり操作者Ｍはその駆動力を感じ恰
もスポットライト７を操作しているような操作感を感じ
ることになる。

【００５２】また上記のように力検出値に基づいた駆動
力指令値の決定方法として、力検出値を数倍して駆動力
指令値とすることによって、実際に照明部１のスポット
ライト７を操作する力よりも小さい力で操作することが
可能になり、スポットライト７に対する操作性が良くな
る。また大きさの違うスポットライトを左右の手で夫々
操作する場合、大きさに比例して力検出値を数倍して駆
動力指令値とすることによって、スポットライトの大き
さによらず、同じ操作感覚で大きさの違う照明を操作す
ることが可能になる。

【００５３】（実施例５）本実施例は照明部１の構成に
おいて、図１２、図１３に示すように水平回転軸２３、
垂直回転軸６に歪ゲージ３９ａ、３９ｂを貼り付けて水
平回転軸２３、垂直回転軸６のねじれ力を検出している
点で実施例１の照明部１と相違するものであり、その他
の構成は実施例１に準ずる。歪ゲージ３９ａ，３９ｂの
検出出力はブリッジ回路４０を介して動歪計４１に取り
込まれ、ねじれトルクたる力検出値が出力される。ここ
で照明部１のスポットライト７及び操作部３の操作子１
５は共に水平回転及び垂直回転が可能であって、実施例
１と同様に夫々の回転は対応している。

【００５４】図１４は本実施例の回路構成を示し、図１
５は本実施例の動作のフローチャートを示しており、以
下本実施例の動作をこれら図に基づいて説明する。まず
操作者Ｍがスポットライト７を望みの方向に向けるため
に、手に持っている操作子１5 に力を加え、スポットラ
イト７を動かしたい方向に操作子１５を移動させる。そ
のときの操作子１５の水平回転軸１２及び垂直回転軸１
４の回転角度を上記のエンコーダ１７，１８によって検
出する。また同時にスポットライト７の水平回転軸２３
及び垂直回転軸６の回転角度をエンコーダ９，１０によ
って検出する。

【００５５】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、演算器２
４にてスポットライト７の垂直回転角度と操作子１５の
垂直回転角度との差を計算する。また演算器２５にてス
ポットライト７の水平回転角度と操作子１５の水平回転
角度との差を計算する。ここで制御部２の制御装置１９
では、実施例１と同様にエンコーダ１０，１８及び９，
１７の検出回転角度の差がゼロなるように予め設定して
いる制御ゲインＧ₁，Ｇ₂を用いて照明部１の各モータ
４，８の駆動力指令値を決定してドライブ回路２１、２
２に送り、ドライブ回路２１、２２において、駆動力指
令値のトルクを発生させるためのモータ電流をモータ
４、８に与え、各回転軸１２、１６に所望の駆動力を与
えてスポットライト７を駆動し、スポットライト７の照
射方向を変える。

【００５６】一方照明部１の動歪計４１により構成され
る水平回転軸力検出器４１Ａ及び垂直回転軸力検出器４
１Ｂからの力検出値に基づいて制御装置２０では予め定
めた制御ゲインＧ₃，Ｇ₄により力検出値の数倍の駆動
力が得られるように駆動力指令値を作成しドライブ回路
２６、２７に与える。ドライブ回路２６、２７は与えら
れた駆動力指令値に基づいて駆動力指令値のトルクを発
生させるためのモータ電流をモータ１１、１６に与え、
各回転軸１２、１４に所望の駆動力を与えて操作子１５
に駆動力を伝える。つまり操作者Ｍはその駆動力を感じ
恰もスポットライト７を操作しているような操作感を感
じることになる。また照明部１のスポットライト７が障
害物に衝突したり、動作限界のメカストッパに衝突した
力を瞬時に操作者Ｍが感じることができる。

【００５７】（実施例６）本実施例は図１６に示すよう
に実施例５の操作部３と、実施例５の照明部１を用いて
構成されたものであり、制御部２では、両水平回転軸力
検出器３８Ａ、４１Ａの力検出値の差を演算器４２で求
め、また両垂直回転軸力検出器３８Ｂ、４１Ｂの力検出
値の差を演算器４３で求めるようになっている。

【００５８】次に本実施例の動作を図１７に示すフロー
チャートに基づいて説明する。まず操作者Ｍがスポット
ライト７を望みの方向に向けるために、手に持っている
操作子１5 に力を加え、スポットライト７を動かしたい
方向に操作子１５を移動させる。そのときの操作子１５
の水平回転軸１２及び垂直回転軸１４の回転角度を上記
のエンコーダ１７，１８によって検出するとともに操作
者Ｍが操作子１５に加えた力による水平及び垂直回転方
向のねじれトルクを歪ゲージ３６ａ，３６ｂで検出して
その力検出値を得る。また同時にスポットライト７の水
平回転軸２３及び垂直回転軸６の回転角度をエンコーダ
９，１０によって検出するとともに、歪ゲージ３９ａ，
３９ｂで水平回転軸２３、垂直回転軸６に加わる力によ
る水平及び垂直回転方向のねじれトルクを検出してその
力検出値を得る。

【００５９】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、演算器２
４にてスポットライト７の垂直回転角度と操作子１５の
垂直回転角度との差を計算する。また演算器２５にてス
ポットライト７の水平回転角度と操作子１５の水平回転
角度との差を計算する。また各動歪計３８、４１の水平
回転軸力検出器３８Ａ、４１Ａの力検出値の差を演算器
４２で求め、また両垂直回転軸力検出器３８Ｂ、４１Ｂ
の力検出値の差を演算器４３で求める。

【００６０】ここで制御装置１９では演算器２４、２５
及び４２、４３で求める角度の差及びねじれトルクの差
が共に零となるように予め設定している制御ゲイン
Ｇ₁、Ｇ₂を用いて照明部１の各モータ４、８の駆動力
指令値を決定してドライブ回路２１、２２に送り、ドラ
イブ回路２１、２２において、駆動力指令値のトルクを
発生させるためのモータ電流をモータ４、８に与え、各
回転軸２３、６に所望の駆動力を与えてスポットライト
７を駆動し、スポットライト７の照射方向を変える。

【００６１】同様に制御装置２０では演算器２４、２５
及び４２、４３で求める角度の差及びねじれトルクの差
が共に零となるように予め設定している制御ゲイン
Ｇ₃、Ｇ₄を用いて操作部３の各モータ１１，１６の駆
動力指令値を決定してドライブ回路２６、２７におく
り、ドライブ回路２６、２７において、駆動力指令値の
トルクを発生させるためのモータ電流をモータ１１、１
６に与え、各回転軸１２、１４に所望の駆動力を与えて
操作子１５に駆動力を伝える。つまり操作者Ｍはその駆
動力を感じ恰もスポットライト７を操作しているような
操作感を感じることになる。

【００６２】このように本実施例では操作子１５と、ス
ポットライト７の関係を実際にはハードウェア的に結合
されていいないにも関わらず、回転角度と力とを用いて
ソフトエェア的に結合し、恰もハードウェア的に連結さ
れるようになりスポットライト７の遠隔操作性は非常に
良くなる。（実施例７）本実施例は照明部１及び操作部３の構成を
実施例１と同様に構成しているが、図１８に示すように
制御部２に操作子１５に加えられる外力を推定する水平
回転軸外力推定器４４Ａ及び垂直回転軸外力推定器４４
Ｂを設けている点で実施例１と相違する。

【００６３】各外力推定器４４Ａ，４４Ｂは、操作子１
５に加えられる力を各力と、トルクと、移動角度等の物
理的モデルを想定して運動方程式を立て、その運動方程
式から推定するもので、図１９に示すように操作子１５
が垂直回転軸１４を中心に慣性モーメントＭｍ、粘性係
数Ｄｍ，ばね定数Ｋｍ、摩擦力ｆｍによって構成され、
操作子角度をθｍ、モータ１６による駆動トルクをＴ
ｍ、操作者Ｍが操作子１５に加える力をＦｍ、回転中心
から力Ｆｍの加えられる点までの距離をＬｍとするとこ
れらの関係は図２０及び式（１）に示すようになる。

【００６４】

【数１】

【００６５】また慣性モーメントＭｍ、粘性係数Ｄｍ，
ばね定数Ｋｍ、摩擦力ｆｍ、回転中心から力Ｆｍの加え
られる点までの距離Ｌｍが予め測定することによって得
ることができる。従って式（１）において、操作者Ｍが
操作子１５に加える力Ｆｍ以外は得られるため、それら
の値から力Ｆｍを推定（計算）することができる。次に
本実施例の動作を図２１に示すフローチャートにより説
明する。

【００６６】まず操作者Ｍがスポットライト７を望みの
方向に向けるために、手に持っている操作子１5 に力を
加え、スポットライト７を動かしたい方向に操作子１５
を移動させる。そのときの操作子１５の水平回転軸１２
及び垂直回転軸１４の回転角度を上記のエンコーダ１
７，１８によって検出する。また同時にスポットライト
７の水平回転軸２３及び垂直回転軸６の回転角度をエン
コーダ９，１０によって検出する。

【００６７】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、演算器２
４にてスポットライト７の垂直回転角度と操作子１５の
垂直回転角度との差を計算する。また演算器２５にてス
ポットライト７の水平回転角度と操作子１５の水平回転
角度との差を計算する。また上記したように式（１）及
び操作子角度θｍ、モータ１６による駆動トルクＴｍ、
慣性モーメントＭｍ、粘性係数Ｄｍ，ばね定数Ｋｍ、摩
擦力ｆｍ、回転中心から力Ｆｍの加えられる点までの距
離Ｌｍから操作者Ｍが操作子に加えた力Ｆｍを外力推定
器４４Ａ、４４Ｂで推定する。

【００６８】ここで制御装置２０では演算器２４、２５
で求める角度の差が零となるように予め設定している制
御ゲインＧ₃、Ｇ₄を用いて操作部３の各モータ１１，
１６の駆動力指令値を決定してドライブ回路２６、２７
に与える。ドライブ回路２６、２７は駆動力指令値のト
ルクを発生させるためのモータ電流をモータ１１、１６
に与え、各回転軸１２、１４に駆動力を与えて操作子１
５に駆動力を伝える。つまり操作者Ｍはその駆動力を感
じ恰もスポットライト７を操作しているような操作感を
感じることになる。

【００６９】また制御装置１９では上記外力推定器４４
Ａ，４４ｂの推定値に基づいて駆動力指令値を決定して
ドライブ回路２１、２２に送り、ドライブ回路２１、２
２において、駆動力指令値のトルクを発生させるための
モータ電流をモータ４、８に与え、各回転軸２３、６に
所望の駆動力を与えてスポットライト７を駆動し、スポ
ットライト７の照射方向を変える。

【００７０】ここで駆動力指令値の決定方法として、力
推定値を数倍して駆動力指令値とすることによって、実
際に照明部１のスポットライト７を操作する力よりも小
さい力で操作することが可能になり、スポットライト７
に対する操作性が良くなる。また大きさの違うスポット
ライトを左右の手で夫々操作する場合、大きさに比例し
て力の推定値を数倍して駆動力指令値とすることによっ
て、スポットライトの大きさによらず、同じ操作感覚で
大きさの違う照明を操作することが可能になる。このよ
うに力を推定することによって、力検出器を用いること
なく、操作者Ｍが操作子１５に加えた力の拡大又は縮小
した力でスポットライト７を操作することができる。

【００７１】（実施例８）本実施例は照明部１及び操作
部３の構成を実施例１と同様に構成しているが、図２２
に示すように制御部２に照明部１のスポットライト１５
に加わる外力を推定する水平回転軸外力推定器４５Ａ及
び垂直回転軸外力推定器４５Ｂを設けている点で実施例
１と相違する。

【００７２】各外力推定器４５Ａ，４５Ｂは、スポット
ライト７に加えられる力を各力と、トルクと、移動角度
等の物理的なモデル及び運動方程式から推定するもの
で、図２３に示すようにスポットライト７が垂直回転軸
６を中心に慣性モーメントＭｓ、粘性係数Ｄｓ，ばね定
数Ｋｓ、摩擦力ｆｓによって構成され、ライト角度をθ
ｓ、モータ８による駆動トルクをＴｓ、障害物等がらス
ポットライト７に加える力によって生じる垂直回転軸回
りのトルクをＦｓとするとこれらの関係は図２４及び式
（２）に示すようになる。

【００７３】

【数２】

【００７４】また慣性モーメントＭｓ、粘性係数Ｄｓ，
ばね定数Ｋｓ、摩擦力ｆｓは予め測定することによって
得ることができる。従って式（２）において、障害物等
がスポットライト７に加えられる力によって生じる垂直
回転軸回りのトルクＦｓ以外は得られるため、それらの
値からトルクＦｓを推定（計算）することができる。次
に本実施例の動作を図２５に示すフローチャートにより
説明する。

【００７５】まず操作者Ｍがスポットライト７を望みの
方向に向けるために、手に持っている操作子１5 に力を
加え、スポットライト７を動かしたい方向に操作子１５
を移動させる。そのときの操作子１５の水平回転軸１２
及び垂直回転軸１４の回転角度を上記のエンコーダ１
７，１８によって検出する。また同時にスポットライト
７の水平回転軸２３及び垂直回転軸６の回転角度をエン
コーダ９，１０によって検出する。

【００７６】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、演算器２
４にてスポットライト７の垂直回転角度と操作子１５の
垂直回転角度との差を計算する。また演算器２５にてス
ポットライト７の水平回転角度と操作子１５の水平回転
角度との差を計算する。更に上記したように式（２）及
びライト角度θｓ、モータ８による駆動トルクＴｓ、慣
性モーメントＭｓ、粘性係数Ｄｓ，ばね定数Ｋｓ、摩擦
力ｆｓ、障害等がスポットライト７に加えられる力によ
って生じる垂直回転軸回りのトルクＦｓを外力推定器４
５Ａ、４５Ｂで推定する。

【００７７】ここで制御装置１９では演算器２４、２５
で求める角度の差が零となるように予め設定している制
御ゲインＧ₁、Ｇ₂を用いて照明部１の各モータ４，８
の駆動力指令値を決定してドライブ回路２１、２２に与
える。ドライブ回路２１、２２は駆動力指令値のトルク
を発生させるためのモータ電流をモータ４、８に与え、
各回転軸２３、６に所望の駆動力を与えてスポットライ
ト７を駆動し、スポットライト７の照射方向を変える。

【００７８】また制御装置２０では上記外力推定器４５
Ａ，４５Ｂの推定値に基づいて駆動力指令値を決定して
ドライブ回路２６、２７に送り、ドライブ回路２６、２
７において、駆動力指令値のトルクを発生させるための
モータ電流を操作部３のモータ１１、１７に流して駆動
させ、各回転軸１２、１４を通じて操作子１５に駆動力
を伝え、操作者Ｍはその力を感じ、あたかもスポットラ
イト７を操作しているような操作感を感じる。

【００７９】このように駆動力指令値の決定方法とし
て、力推定値を数倍して駆動力指令値とすることによっ
て、力検出器を用いることなく、障害物等がスポットラ
イト７に加える力によって生じる垂直回転軸回りのトル
クＦｓを得ることができ、その推定値に基づいて操作子
１５の駆動力指令値を決定することによって瞬時にスポ
ットライト７に加えられた力を操作者Ｍは感じることに
なる。

【００８０】（実施例９）本実施例は図２６に示すよう
に実施例７、実施例８を組み合わせた実施例であり、制
御部２に外力推定器４４Ａ，４４Ｂ、４５Ａ，４５Ｂを
設けてある点でこれら実施例７、８と相違する。次に本
実施例の動作を図２７に示すフローチャートにより説明
する。

【００８１】まず操作者Ｍがスポットライト７を望みの
方向に向けるために、手に持っている操作子１5 に力を
加え、スポットライト７を動かしたい方向に操作子１５
を移動させる。そのときの操作子１５の水平回転軸１２
及び垂直回転軸１４の回転角度を上記のエンコーダ１
７，１８によって検出する。また同時にスポットライト
７の水平回転軸２３及び垂直回転軸６の回転角度をエン
コーダ９，１０によって検出する。

【００８２】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、演算器２
４にてスポットライト７の垂直回転角度と操作子１５の
垂直回転角度との差を計算する。また演算器２５にてス
ポットライト７の水平回転角度と操作子１５の水平回転
角度との差を計算する。更に実施例７、実施例８と同様
に各外力推定器４４Ａ，４４Ｂ、４５Ａ，４５Ｂをで推
定した各力も制御部２の演算器４６、４７で差が求めら
れる。つまり演算部４６でスポットライト７の垂直回転
推定力と操作子１５の垂直回転推定力の差を、演算部４
７でスポットライト７の水平回転推定力と操作子１５の
水平回転推定力の差を計算する。

【００８３】ここで制御装置１９では演算器２４、２５
で求める角度の差及び推定力の差が共に零となるように
予め設定している制御ゲインＧ₁、Ｇ₂を用いて照明部
１の各モータ４，８の駆動力指令値を決定してドライブ
回路２１、２２に与える。ドライブ回路２１、２２は駆
動力指令値のトルクを発生させるためのモータ電流をモ
ータ４、８に与え、各回転軸２３、６に所望の駆動力を
与えてスポットライト７を駆動し、スポットライト７の
照射方向を変える。

【００８４】また制御装置２０では演算器２４、２５で
求める角度の差及び推定力の差が共に零となるように予
め設定している制御ゲインＧ₃、Ｇ₄を用いて駆動力指
令値を決定してドライブ回路２６、２７に送り、ドライ
ブ回路２６、２７において、駆動力指令値のトルクを発
生させるためのモータ電流を操作部３のモータ１１、１
７に流して駆動させ各回転軸１２、１４を通じて操作子
１５に駆動力を伝え、操作者Ｍはその力を感じ、あたか
もスポットライト７を操作しているような操作感を感じ
る。

【００８５】このように駆動力指令値の決定方法とし
て、力推定値を数倍して駆動力指令値とすることによ
り、力検出器を用いることなく、操作子１５とスポット
ライト７関係を角度と力を用いてソフトウェアでつなぐ
ことによって、恰もハードウェア的に連結されているよ
うになり、スポットライト７の遠隔操作性は非常に良く
なる。

【００８６】（実施例１０）本実施例は図２８に示すよ
うに実施例１の構成において制御部２に重力補償器４８
を設けたものである。この重量補償器４８は例えば図２
９に示すようにスポットライト７の垂直回転軸６に関す
る重力補償を行うようにしたもので、図示するようにス
ポットライト７の垂直回転軸６の角度をθ、スポットラ
イト７の質量をＭ、スポットライト７の垂直回転軸６か
らスポットライト７の重心までの距離をＬ、重力加速度
をｇとする。このときスポットライト７が動きを停止し
ている場合も、スポットライト７の垂直回転軸６には重
力によるトルクＭｇＬｃｏｓθが生じている。従って、
スポットライト７を操作せずに停止させるときにも、ス
ポットライト７の重力によって生じる力を操作者Ｍは操
作子１５を介して感じてしまう。この重力による力はス
ポットライト７の姿勢や動かす方向によって、その大き
さが変化するため、操作者Ｍが操作子１５を使って遠隔
操作するとき、同じ加減速動作時に操作者Ｍへかかる力
の大きさに違いが生じる。例えばスポットライト７を水
平位置から下方向４５度まで動かす場合と、逆に下方向
４５度から水平位置へ動かす場合を比べると、スポット
ライト７を同じ速度で動かすにも関わらず、後者の方が
大きな力が必要になる。

【００８７】このスポットライト７の姿勢や動かす方向
によって操作力の変化があると、操作性が悪いため、本
実施例では、この重力による操作力の変化が生じないよ
うな補償を重力補償器４８で行うのである。上記のスポ
ットライト７の垂直回転軸に生じる重力によるトルクは
スポットライト７の質量をＭ、スポットライト７の垂直
回転軸６からスポットライト７の重心αまでの距離Ｌ、
重力加速度ｇを予め測定し、スポットライト７の垂直回
転軸６の角度θをエンコーダ９で測定することによって
逐次計算することができる。

【００８８】従ってその計算したトルクをモータ８の駆
動力指令値に加えることによって、スポットライト７の
姿勢や動かす方向による力の変化が無くなり、操作者Ｍ
はスポットライト７の姿勢や動かす方向に関わらず、常
に一定の操作力によってスポットライトを操作すること
ができ、操作性が良くなるのである。次に本実施例の動
作を図３０に示すフローチャートにより説明する。

【００８９】まず操作者Ｍがスポットライト７を望みの
方向に向けるために、手に持っている操作子１5 に力を
加え、スポットライト７を動かしたい方向に操作子１５
を移動させる。そのときの操作子１５の水平回転軸１２
及び垂直回転軸１４の回転角度を上記のエンコーダ１
７，１８によって検出する。また同時にスポットライト
７の水平回転軸２３及び垂直回転軸６の回転角度をエン
コーダ９，１０によって検出する。

【００９０】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、演算器２
４にてスポットライト７の垂直回転角度と操作子１５の
垂直回転角度との差を計算する。また演算器２５にてス
ポットライト７の水平回転角度と操作子１５の水平回転
角度との差を計算する。制御部２の制御装置２０では演
算器２４、２５で求める角度の差が零となるように予め
設定している制御ゲインＧ₃、Ｇ₄を用いて操作部３の
各モータ１１，１６の駆動力指令値を決定してドライブ
回路２６、２７に与える。ドライブ回路２６、２７は駆
動力指令値のトルクを発生させるためのモータ電流をモ
ータ１１、１６に与え、各回転軸１２、１４に駆動力を
与えて操作子１５に駆動力を伝える。つまり操作者Ｍは
その駆動力を感じ恰もスポットライト７を操作している
ような操作感を感じることになる。

【００９１】また制御装置１９では演算器２１、２２で
求める角度の差が零となるように予め設定している制御
ゲインＧ₁、Ｇ₂を用いて駆動力指令値を決定する。ま
たスポットライト７の質量をＭ、スポットライト７の垂
直回転軸６からスポットライト７の重心αまでの距離
Ｌ、重力加速度ｇを予め測定し、スポットライト７の垂
直回転軸６の角度θを夫々予め測定し、その測定値から
重力によるトルクを計算する。そしてそのトルクを補償
するように垂直回転用モータ８の上記駆動力指令値に加
算器４９により加算して、その加算結果を照明部１のモ
ータ８の駆動力指令値とする。

【００９２】従って決定された水平回転及び垂直回転用
のモータ４，８に対応する駆動力指令値をドライブ回路
２１、２２に送り、ドライブ回路２１、２２において、
駆動力指令値のトルクを発生させるためのモータ電流を
モータ４、８に与え、各回転軸２３、６に所望の駆動力
を与えてスポットライト７を駆動し、スポットライト７
の照射方向を変える。

【００９３】（実施例１１）実施例１０で重力補償を行
うための重力補償器４８を設けたものであるが、本実施
例では、図３１に示すように実施例１の構成に、照明部
１のスポットライト７にフォーカス装置５０を設けると
ともに、このフォーカス装置位置検出用リニアエンコー
ダ５１を設け、このリニアエンコーダ５１の検出出力に
よりフォーカス装置５０によって生じるスポットライト
７の慣性や重力の変化を補償する非線形補償器５２を制
御部２に設けたものである。

【００９４】この非線形補償器５２について図３２によ
り説明する。ここで図３２に示すようにスポットライト
７の垂直回転軸６の角度をθ、フォーカス装置５０の質
量をｍ、スポットライト７の垂直回転軸６からフォーカ
ス装置５０の重心βまでの距離をＬＸ、重力加速度をｇ
とする。このときスポットライト７が動きを停止してい
る場合も、スポットライト７の垂直回転軸６にはフォー
カス装置５０によて生じる重力によるトルクＭｇＬＸｃ
ｏｓθが生じている。またフォーカス装置（主にレン
ズ）５０の位置は、図３３に示すように操作者Ｍが操作
するスポットライト７のフォーカス調整に応じて、リニ
アモータ５３によりスポットライト７の器具内を移動す
るため、トルクＭｇＬＸｃｏｓθの大きさはフォーカス
調整によっても変化する。従って、スポットライト７を
操作せずに停止させるときにも、フォーカス装置５０の
重量によって生じる力を操作者Ｍは操作子１５を介して
感じてしまうとともに、この力は実施例１０で説明した
ようにスポットライト７の姿勢や動かす方向によってそ
の大きさが変化し、またフォーカス調整によっても変化
するため、操作者Ｍが操作子１５を使って遠隔操作する
とき、同じ加減速動作時に操作者Ｍへかかる力の大きさ
に違いが生じる。この操作力の変化があると、操作性が
悪いため、本実施例では、フォーカス装置５０等による
操作力の変化が生じないような補償を非線形補償器５２
で行うのである。

【００９５】上記のスポットライト７の垂直回転軸６に
生じる重力によるトルクはフォーカス装置５０の質量
ｍ、重力加速度ｇを予め測定し、スポットライト７の垂
直回転軸６の角度θをエンコーダ９で測定し、更にスポ
ットライト７の垂直回転軸６からフォーカス装置５０の
重心βまでの距離ＬＸを測定することによって逐次計算
することができる。

【００９６】従ってその計算したトルクをモータ８の駆
動力指令値に加えることによって、スポットライト７の
姿勢や動かす方向、フォーカス装置５０の位置による力
の変化が無くなり、操作者Ｍはスポットライト７の姿勢
や動かす方向に関わらず、常に一定の操作力によってス
ポットライト７を操作することができ、操作性が良くな
るのである。

【００９７】次に本実施例の動作を図３４に示すフロー
チャートにより説明する。まず操作者Ｍがスポットライ
ト７を望みの方向に向けるために、手に持っている操作
子１5 に力を加え、スポットライト７を動かしたい方向
に操作子１５を移動させる。そのときの操作子１５の水
平回転軸１２及び垂直回転軸１４の回転角度を上記のエ
ンコーダ１７，１８によって検出する。また同時にスポ
ットライト７の水平回転軸２３及び垂直回転軸６の回転
角度をエンコーダ９，１０によって検出する。

【００９８】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、演算器２
４にてスポットライト７の垂直回転角度と操作子１５の
垂直回転角度との差を計算する。また演算器２５にてス
ポットライト７の水平回転角度と操作子１５の水平回転
角度との差を計算する。制御部２の制御装置２０では演
算器２４、２５で求める角度の差が零となるように予め
設定している制御ゲインＧ₃、Ｇ₄を用いて操作部３の
各モータ１１，１６の駆動力指令値を決定してドライブ
回路２６、２７に与える。ドライブ回路２６、２７は駆
動力指令値のトルクを発生させるためのモータ電流をモ
ータ１１、１６に与え、各回転軸１２、１４に駆動力を
与えて操作子１５に駆動力を伝える。つまり操作者Ｍは
その駆動力を感じ恰もスポットライト７を操作している
ような操作感を感じることになる。

【００９９】また制御装置１９では演算器２１、２２で
求める角度の差が零となるように予め設定している制御
ゲインＧ₁、Ｇ₂を用いて駆動力指令値を決定する。ま
た予め測定したフォーカス装置５０の質量ｍ、重力加速
度ｇ、スポットライト７の垂直回転軸６の角度θ、スポ
ットライト７の垂直回転軸６からフォーカス装置５０の
重心βまでの距離ＬＸからフォーカス装置５０の重力に
よるトルクを計算する。そしてそのトルクを補償するよ
うに垂直回転用モータ８の上記駆動力指令値に加算器４
９により加算して、その加算結果を照明部１のモータ８
の駆動力指令値とする。

【０１００】従って決定された水平回転及び垂直回転用
のモータ４，８に対応する駆動力指令値をドライブ回路
２１、２２に送り、ドライブ回路２１、２２において、
駆動力指令値のトルクを発生させるためのモータ電流を
モータ４、８に与え、各回転軸２３、６に所望の駆動力
を与えてスポットライト７を駆動し、スポットライト７
の照射方向を変える。

【０１０１】（実施例１２）本実施例は実施例１の構成
に、図３５に示すようにスポットライト７の動作限界付
近でスポットライト７の動きを減速させるための動作限
界補償器５４と動作限界補償器５４によって決定した駆
動力指令値と、制御部２の制御装置１９によって決定し
た駆動力指令値とをスポットライト７の垂直回転角度に
よって選択する選択装置５５とを制御部２に設けたもの
である。

【０１０２】次に動作限界補償器５４について図３６に
より説明する。まずスポットライト７の垂直回転角度を
θとしたとき、その角度θには例えばスポットライト７
と支持枠５とが接触するなどの機械的な動作限界があ
る。実施例１のような装置では操作者Ｍが操作子１５を
動かし、その動きにスポットライト７が追従する。しか
し操作者Ｍがスポットライト７の動作限界付近で誤って
急激な操作をし、スポットライト７を支持枠５に衝突さ
せて破損させる危険性がある。本実施例ではこのような
スポットライト７の動作限界付近における急激な操作に
よる衝突破損を生じないように補償を行うものである。

【０１０３】つまり図３６に示すようにスポットライト
７の垂直回転軸６を中心にスポットライト７の動作限界
の範囲があるとき、その動作限界の少し手前にスポット
ライト７の減速域イを予め設けておく、そしてエンコー
ダ９によって検出しているスポットライト７の垂直回転
角度から、逐次、この減速域イに入っているかどうかを
動作限界補償器５４で判断し、この減速域イにスポット
ライト７が入ると操作子１５の動きに関係なく、スポッ
トライト７を減速させる駆動力指令値をドライブ回路２
２に与えてスポットライト７を減速し、動作限界付近に
おける衝突を回避して破損等を防ぐ。

【０１０４】ここでスポットライト７を減速させる駆動
力指令値の決定方法として、スポットライト７の速度に
予め設定した定数ゲインを乗じた値を駆動力指令値とす
ることによって、スポットライト７の速度に応じた減速
が可能になる。次に本実施例の動作を図３７に示すフロ
ーチャートにより説明する。まず操作者Ｍがスポットラ
イト７を望みの方向に向けるために、手に持っている操
作子１5 に力を加え、スポットライト７を動かしたい方
向に操作子１５を移動させる。そのときの操作子１５の
水平回転軸１２及び垂直回転軸１４の回転角度を上記の
エンコーダ１７，１８によって検出する。また同時にス
ポットライト７の水平回転軸２３及び垂直回転軸６の回
転角度をエンコーダ９，１０によって検出する。

【０１０５】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、演算器２
４にてスポットライト７の垂直回転角度と操作子１５の
垂直回転角度との差を計算する。また演算器２５にてス
ポットライト７の水平回転角度と操作子１５の水平回転
角度との差を計算する。制御部２の制御装置２０では演
算器２４、２５で求める角度の差が零となるように予め
設定している制御ゲインＧ₃、Ｇ₄を用いて操作部３の
各モータ１１，１６の駆動力指令値を決定してドライブ
回路２６、２７に与える。ドライブ回路２６、２７は駆
動力指令値のトルクを発生させるためのモータ電流をモ
ータ１１、１６に与え、各回転軸１２、１４に駆動力を
与えて操作子１５に駆動力を伝える。つまり操作者Ｍは
その駆動力を感じ恰もスポットライト７を操作している
ような操作感を感じることになる。

【０１０６】また制御装置１９ではエンコーダ９で検出
した垂直回転角度からスポットライト７が予め設定して
いる減速域イに入っているかどうかを判断し、その領域
外のときは、上記の演算器２１、２２で求める角度の差
が零となるように予め設定している制御ゲインＧ₁、Ｇ
₂を用いて駆動力指令値を決定する。またスポットライ
ト７が予め設定している減速域イに入っている場合に
は、操作子１５の動きに関係なくスポットライト７の動
きを減速させる駆動力指令値を動作限界補償器５４によ
り決定し、実施例では垂直回転用モータ８のドライブ回
路２２に与える。従って垂直回転の速度が減速されなが
らスポットライト７は動き、急激な衝突による破損が防
止されることになる。

【０１０７】（実施例１３）本実施例は操作者Ｍが操作
し易い慣性モーメントを設定することによって各個人に
応じた操作感触で操作することが可能とするにようにし
たもので、図３８に示すように制御部２に各エンコーダ
９、１０、１７、１８の各検出出力を微分器６０₁，６
１₁，６２₁，６３₁により微分して角速度を求め、更
に微分器６０₂，６１₂，６２₂，６３₂により微分し
て角加速度を求めて、水平回転の角加速同士の差を演算
器２４で求め、また垂直回転の角加速度同士の差を演算
器２５で求めるようにしてある。

【０１０８】ここでスポットライト７の垂直回転におけ
る各パラーメータは図３９（ａ）（ｂ）に示すように、
操作子１５の垂直回転角度をθｍ、モータ１６による駆
動トルクをＴｍ、操作者Ｍが操作子１５に加える力をＦ
ｍ、回転中心から力Ｆｍの加えられる点までの距離をＬ
ｍ、垂直回転軸１６を中心としてときの操作子１５の慣
性モーメントをＭｍとする。またスポットライト７にお
いてモータ８によるトルクをＴｓ、スポットライト７の
慣性モーメントをＭｓ、垂直回転角度をθｓとする。こ
のときの操作子１５の運動方程式は下記の数３に示す式
（３）に示すようになる。また操作子１５の垂直回転角
度θｍはエンコーダ１７により検出でき、その検出値を
２回微分して角加速度を求める。

【０１０９】次に本実施例の動作を図４０に示すフロー
チャートにより説明する。まず操作者Ｍがスポットライ
ト７を望みの方向に向けるために、手に持っている操作
子１5 に力を加え、スポットライト７を動かしたい方向
に操作子１５を移動させる。そのときの操作子１５の水
平回転軸１２及び垂直回転軸１４の回転角度を上記のエ
ンコーダ１７，１８によって検出する。また同時にスポ
ットライト７の水平回転軸２３及び垂直回転軸６の回転
角度をエンコーダ９，１０によって検出する。

【０１１０】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、微分器６
０₁，６１₁，６２₁，６３₁により微分され角速度が
求められ、更に微分器６０₂，６１₂，６２₂，６３₂
により微分されて角加速度が求められる。ここで制御装
置２０では、操作子１５を動かす駆動力指令値を数３に
示す式（４）の如く、回転角度、角速度、角加速度と、
操作子１５の慣性モーメントＭｍと、予め操作者Ｍが予
め設定する所望の慣性モーメントＭｒを用いて決定す
る。この場合は垂直回転を示しているが水平回転におい
ても同様に決定する。この決定された駆動力指令値はド
ライブ回路２６、２７に与えられ、ドライブ回路２６、
２７は駆動力指令値のトルクを発生させるためのモータ
電流をモータ１１、１６に与え、各回転軸１２、１４を
通じて作子１５に駆動力を伝える。つまり操作者Ｍはそ
の駆動力を感じ恰もスポットライト７を操作しているよ
うな操作感を感じることになる。ここで本実施例では操
作者Ｍが加える力Ｆｍ（実際はトルクＦｍ・Ｌｍ）と操
作子１５の動作の関係は数３に示す式（５）となり、操
作者Ｍは予め操作者Ｍが設定している所望の慣性モーメ
ントＭｒを操作する操作感を感じながらスポットライト
７を遠隔操作することになる。

【０１１１】また制御装置１９ではスポットライト７を
動かす駆動力指令値を数３に示す式（５）の如く、回転
角度、角速度、角加速度と、Ｋ１、Ｋ２，Ｋ３の各制御
ゲインを用いて決定する。各制御ゲインＫ１、Ｋ２，Ｋ
３は式（８）に示す操作子１５の位置（目標位置）とス
ポットライト７の位置との間の伝達関数が安定で且つ追
従性が良くなるように決定する。例えばＫ１＝Ｍｓと設
定することによって、式（８）の伝達関数は１に成るの
で、操作子１５の位置（目標位置）に対するスポットラ
イト７の追従性は良くなる。尚上記駆動力指令値は垂直
回転についてであるが同様に水平回転についても決定す
る。

【０１１２】そして決定された駆動力指令値はドライブ
回路２１、２２に与えられ、ドライブ回路２１、２２は
駆動力指令値のトルクを発生させるためのモータ電流を
モータ４、８に流して各回転軸２３、６に所望の駆動力
を伝え、スポットライト７を駆動し、スポットライト７
の照射方向を変える。以上のように本実施例では操作者
Ｍは予め設定する慣性モーメントＭｒを小さくすること
によって、小さい力でスポットライト７を遠隔操作する
ことにが可能になる。また操作者Ｍによって操作し易い
慣性モーメントＭｒを設定することによって、各個人に
応じた操作感触で操作することが可能となる。

【０１１３】

【数３】

【０１１４】（実施例１４）本実施例は操作者Ｍが操作
子１５を手で持って操作するときに生じるぶれ等の高周
波の振動を小さくするためのものであり、図４１は本実
施例の構成を示す。本実施例の照明部１及び操作部３の
構成は実施例１と同様であり、また制御部２は基本的に
は実施例１３と同様に各エンコーダ９、１０、１７、１
８の各検出出力を微分器６０₁，６１₁，６２₁，６３
₁により微分して角速度を求め、更に微分器６０₂，６
１₂，６２₂，６３₂により微分して角加速度を求める
ようになっている。そして本実施例に用いる操作子１５
の回転におけるパラメータ及びスポットライト７の回転
におけるパラメータは実施例１３と同様なものが使用さ
れる。

【０１１５】次に本実施例の動作を図４２のフローチャ
ートに基づいて説明する。なお以下の説明は主に垂直回
転について行うが、水平回転にも本実施例が適用される
のは勿論である。まず操作者Ｍがスポットライト７を望
みの方向に向けるために、手に持っている操作子１5 に
力を加え、スポットライト７を動かしたい方向に操作子
１５を移動させる。そのときの操作子１５の水平回転軸
１２及び垂直回転軸１４の回転角度を上記のエンコーダ
１７，１８によって検出する。また同時にスポットライ
ト７の水平回転軸２３及び垂直回転軸６の回転角度をエ
ンコーダ９，１０によって検出する。

【０１１６】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、微分器６
０₁，６１₁，６２₁，６３₁により微分され角速度が
求められ、更に微分器６０₂，６１₂，６２₂，６３₂
により微分されて角加速度が求められる。ここで制御装
置２０では、操作子１５を動かす駆動力指令値を数４に
示す式（９）の如く、回転角度、角加速度と、操作子１
５の慣性モーメントＭｍと、予め操作者Ｍが予め設定す
る所望の慣性モーメントＭｒと、所望の粘性係数Ｄｒを
用いて決定する。この場合は垂直回転を示しているが水
平回転においても同様に決定する。この決定された駆動
力指令値はドライブ回路２６、２７に与えられ、ドライ
ブ回路２６、２７は駆動力指令値のトルクを発生させる
ためのモータ電流をモータ１１、１６に与え、各回転軸
１２、１４を通じて操作子１５に駆動力を伝える。つま
り操作者Ｍはその駆動力を感じ恰もスポットライト７を
操作しているような操作感を感じることになる。ここで
本実施例では操作者Ｍが加える力Ｆｍ（実際はトルクＦ
ｍ・Ｌｍ）と操作子１５の動作の関係は数４に示す式
（１０）となり、操作者Ｍは予め操作者Ｍが設定してい
る所望の慣性モーメントＭｒと粘性係数Ｄｒとを持つ装
置を操作する操作感を感じながらスポットライト７を遠
隔操作することになる。

【０１１７】また制御装置１９では実施例１３と同様に
スポットライト７を動かす駆動力指令値を決定する。決
定された駆動力指令値はドライブ回路２１、２２に与え
られ、ドライブ回路２１、２２は駆動力指令値のトルク
を発生させるためのモータ電流をモータ４、８に流して
各回転軸２３、６に所望の駆動力を伝え、スポットライ
ト７を駆動し、スポットライト７の照射方向を変える。

【０１１８】以上のように本実施例では操作者Ｍは予め
設定する所望の慣性モーメントＭｒと所望の粘性係数Ｄ
ｒを操作する操作感を感じながらスポットライト７を遠
隔操作することになる。ここで設定する粘性係数Ｄｒ
は、操作者Ｍが操作子１５を持って操作するときに生じ
るぶれ等の高周波の振動を小さくする効果がある。従っ
て、粘性係数Ｄｒが零の場合は操作者Ｍが操作子１５を
操作するときに生じる微小な操作ぶれを含んだ操作子１
５の位置が照明部１に送られ、スポットライト７の動き
にも微小なぶれを生じてしまうが、適当な粘性係数Ｄｒ
を設定することによって、微小なぶれをカットした操作
子１５の位置が照明部１に送られ、スポットライト７は
微小なぶれを生じることなくスムーズに動作することに
なる。

【０１１９】

【数４】

【０１２０】（実施例１５）本実施例は制御装置２０に
おいて駆動力指令値を決定する際に、実施例１４の場合
と同様に所望の粘性係数Ｄｒを用いるとともに、所望の
ばね定数Ｋｒを用いるものであり、図４３は本実施例の
構成を示す。本実施例の照明部１及び操作部３の構成は
実施例１と同様であり、また制御部２は基本的には実施
例１４と同様に各エンコーダ９、１０、１７、１８の各
検出出力を微分器６０₁，６１₁，６２₁，６３₁によ
り微分して角速度を求め、更に微分器６０₂，６１₂，
６２₂，６３₂により微分して角加速度を求めるように
なっている。そして本実施例に用いる操作子１５の回転
におけるパラメータ及びスポットライト７の回転におけ
るパラメータは実施例１３と同様なものが使用される。

【０１２１】次に本実施例の動作を図４４のフローチャ
ートに基づいて説明する。なお以下の説明は主に垂直回
転について行うが、水平回転にも本実施例が適用される
のは勿論である。まず操作者Ｍがスポットライト７を望
みの方向に向けるために、手に持っている操作子１5 に
力を加え、スポットライト７を動かしたい方向に操作子
１５を移動させる。そのときの操作子１５の水平回転軸
１２及び垂直回転軸１４の回転角度を上記のエンコーダ
１７，１８によって検出する。また同時にスポットライ
ト７の水平回転軸２３及び垂直回転軸６の回転角度をエ
ンコーダ９，１０によって検出する。

【０１２２】次にこれら検出された各回転軸１２、１４
及び２３、６の回転角度は制御部２に送られ、微分器６
０₁，６１₁，６２₁，６３₁により微分され角速度が
求められ、更に微分器６０₂，６１₂，６２₂，６３₂
により微分されて角加速度が求められる。ここで制御装
置２０では、操作子１５を動かす駆動力指令値を数５に
示す式（１１）の如く、回転角度と、角加速度と、操作
子１５の慣性モーメントＭｍと、予め操作者Ｍが予め設
定する所望の慣性モーメントＭｒと、所望の粘性係数Ｄ
ｒと、所望のばね定数Ｋｒを用いて決定する。この場合
は垂直回転を示しているが水平回転においても同様に決
定する。この決定された駆動力指令値はドライブ回路２
６、２７に与えられ、ドライブ回路２６、２７は駆動力
指令値のトルクを発生させるためのモータ電流をモータ
１１、１６に与え、各回転軸１２、１４を通じて操作子
１５に駆動力を伝える。つまり操作者Ｍはその駆動力を
感じ恰もスポットライト７を操作しているような操作感
を感じることになる。ここで本実施例では操作者Ｍが加
える力Ｆｍ（実際はトルクＦｍ・Ｌｍ）と操作子１５の
動作の関係は数５に示す式（１２）となり、操作者Ｍは
予め操作者Ｍが設定している所望の慣性モーメントＭｒ
と所望の粘性係数Ｄｒと、所望のばね定数Ｋｒとを持つ
装置を操作する操作感を感じながらスポットライト７を
遠隔操作することになる。

【０１２３】また制御装置１９では実施例１３と同様に
スポットライト７を動かす駆動力指令値を決定する。決
定された駆動力指令値はドライブ回路２１、２２に与え
られ、ドライブ回路２１、２２は駆動力指令値のトルク
を発生させるためのモータ電流をモータ４、８に流して
各回転軸２３、６に所望の駆動力を伝え、スポットライ
ト７を駆動し、スポットライト７の照射方向を変える。

【０１２４】以上のように本実施例では操作者Ｍは予め
設定する所望の慣性モーメントＭｒと所望の粘性係数Ｄ
ｒと所望のばね定数Ｋｒを持つ装置を操作する操作感を
感じながらスポットライト７を遠隔操作することにな
る。従って、任意の機械的関係（マス、ダンパ、ばね）
で操作子１５とスポットライト７とを連結した状態と同
様の状態を実現することができ、その装置を操作する操
作感を感じることが可能になるため、操作者Ｍに応じた
任意の操作感を実現する事が可能となる。例えば、ある
程度抵抗感のある状態で操作することができ、操作し易
い。また高速に広い範囲を照射したいときは、慣性モー
メント、ばね定数を小さくすることによって、小さい力
で楽に操作することが可能になる。

【０１２５】

【数５】

【０１２６】（実施例１６）本実施例は舞台照明におい
てピンスポット位置がリニアに操作できるようにしたも
のである。つまり図４５に示す照明部１のスポットライ
ト７を水平回転用モータ４で水平回転させると、ピンス
ポットは舞台上で図４６（ａ）に示すように円弧状に軌
跡１００を描くことになる。また垂直回転用モータ８で
垂直回転させると、ピンスポットは舞台の前から後ろに
放射状の軌跡１０１を描くことになる。モータ４、８を
別々に駆動させる操作子１５でスポットライト７の動き
を制御する場合、舞台上のピンスポット位置と操作子１
５の操作位置（図４６（ｂ））とに直線性がないため、
ピンスポットを目標位置に当てにくい。そこで、操作子
１５を左右に動かせば、舞台上でピンスポット位置が左
右に動き、前後に動かせばピンスポット位置が前後に移
動する位置座標変換式（θ１，θ２）＝ｆ（Ｘ，Ｙ）を
実行する位置座標変換器６０を図４５に示すように操作
部３と照明部４との間の制御部２に付加することによっ
て、操作子１５の駆動量と、ピンスポットの位置がリニ
アに操作することができるようになる。但し、θ１，θ
２はそれぞれモータ４、８の回転角度，ｆは変換用の関
数を示す。

【０１２７】而して操作者Ｍが舞台上の当てるべきピン
スポットの座標を推定することにより、操作子１５を操
作すると、図４７に示す操作部３に設けた位置検出器６
１が操作子１５の位置を検出し、その位置（Ｘ，Ｙ）を
上式によって、照明部１の駆動装置６２に設けてある上
記モータ４、８の回転角度（θ１，θ２）に変換し、そ
れらの回転角度によって舞台上の推定位置にピンスポッ
ト位置がセットされる。これにより思った方向にピン
スポット位置をリニアに移動させることができ、操作者
Ｍはモータ回転角度を意識せずにスポットライト７を動
かすことができ、操作性が良好になる。

【０１２８】なお照明部１の位置検出器６３の検出回転
角度の値と位置座標変換器６０の出力値との差が零とな
るように制御部２は駆動装置６２を制御する。（実施例１７）上記実施例１６では操作子１５を動かす
際に操作子１５の位置と動かされるピンスポットの位置
とは時間遅れが生じ、速く操作する場合、操作者Ｍが違
和感を感じることがある。そこで、本実施例では図４８
に示す構成において操作子１５の位置（Ｘ，Ｙ）を位置
検出器６１で検出して、照明部１の駆動装置６２のモー
タ回転角度（θ１，θ２）の座標系に変換し、制御部２
の制御装置１９を通じて駆動装置６２に指令するように
なっている。実際のモータ４、８の回転角度と指令する
回転角度との誤差（Δθ１，Δθ２）が生じた場合、そ
の誤差角を（Ｘ，Ｙ）座標に変換し、制御部２の制御装
置２０においてその大きさに応じた駆動力を操作部２の
駆動装置６４を通じて反力として操作子１５に返すこと
により、操作子１５を握る手に遅れに応じた反力が伝わ
るため、速く操作子１５を動かしすぎると、手に大きな
反力を受けるので、操作している実感が非常に良く伝わ
り、実施例１６の場合より、さらに操作感が良くなる。

【０１２９】（実施例１８）本実施例は、操作子１５に
よる駆動をやめ、図４９、図５０に示すように照明部１
の設置場所付近に設けたテレビカメラ７０で撮像した舞
台の映像を操作部３のテレビモニタ７１の画面上の舞台
の目標位置に操作者Ｍがライトペン７２でピンスポット
位置を指示し、そのテレビモニタ７１の画面内の指示位
置を画像処理器７３で画像処理を行い、その画像処理結
果に基づいて位置座標変換器６０で位置変換を行い、こ
の位置変換結果に基づいて制御部２は照明部１の駆動装
置６２に指令を与え、ライトペン７２で指示された位置
にピンスポットがくるように駆動装置６２を駆動するも
のである。このようにすることにより、テレビモニタ７
１の画面に映し出された舞台上の目標位置に、そのまま
ライトペン７２を持っていくだけで、ピンスポットを目
標位置に当てることができ、非常に操作性が良くなる。

【０１３０】（実施例１９）本実施例は実施例１８のモ
ニタ７１とライトペン７２の代わりに図５１、図５２に
示すように立体視眼鏡（ヘッド・マウント・ディスプレ
イ）８０と、データグローブからなる３次元位置検出器
８１とを用いたものである。つまりテレビカメラ７０で
撮像した舞台の映像を制御部２に設けた画像変換器８２
により３次元立体画像に変換してその立体画像を操作者
Ｍが装着した立体視眼鏡８０に映し出し、操作者Ｍは目
で見える仮想空間８３内でピンスポットの目標位置を３
次元位置検出器８１にて指示し、この指示された位置を
位置座標変換器６０で位置変換を行い、この位置変換結
果に基づいて制御部２は照明部１の駆動装置６２に指令
を与え、指示された位置にピンスポットがくるように駆
動装置６２を駆動するものである。このようにすること
により、舞台の３次元空間内でピンスポットの位置を指
示することが可能となり、非常に操作性が良くなる。

【０１３１】（実施例２０）本実施例では照明部１とし
て図５３に示すように実施例１と同様なものを用い、ま
た操作部３としては図５４に示すように操作子１５をＸ
Ｙテーブル９０の先に取り付け、平面上を操作者Ｍが自
由に移動させることができるようになっている。また操
作子１５の位置は操作部３のＸ軸、Ｙ軸に取り付けた位
置検出器９１Ａ、９１Ｂによって検出し、操作部２の平
面内のどの位置にあるかを検出することができるように
なっている。

【０１３２】照明部１は図５５に示すように天井等に取
り付けてあり、舞台上の望みの位置にスポットライト７
の光を照射できるように照明部１の水平回転軸２３、垂
直回転軸６をモータ４、８により駆動するもので、スポ
ットライト７の光を照射したい舞台上は、ｘ軸、ｙ軸か
らなる２次元平面とし、照明部１はｘ−ｙ平面の原点に
高さＬの距離に設置している。この舞台上のｘ−ｙ平面
と操作子１５のＸ−Ｙ平面との関係は操作部３の平面の
Ｋ倍が舞台平面に対応している。

【０１３３】ここで、図５６（ａ）に示すように、照明
部１と舞台との関係を側面から見たとき、照明部１のス
ポットライト７の照射方向と舞台との交点をＳとし、ス
ポットライト７の照射方向と舞台面との角度をβとする
と、このときのスポットライト７の垂直回転角度もβと
なる。また図５６（ｂ）に示すように、照明部１と舞台
との関係を側面から見たとき、照明部１のスポットライ
ト７の照射方向と舞台との交点を同様にＳとし、スポッ
トライト７の照射方向と予め決めておいた舞台上のｙ軸
との角度をαとすると、このときのスポットライト７の
水平回転角度もαとなる。なおＬは高さ位置を示す。

【０１３４】以上の関係から舞台上の点（ｘ，ｙ）と、
照明部１の各回転軸角度α、βとの関係は数６の式（１
３）、（１４）となる。従って舞台上の任意の点（ｘ，
ｙ）にスポットライト７の光を照射したい場合、スポッ
トライト７の回転軸角度を数６の式（１５）、（１６）
とすれば、舞台上の任意の点にスポットライト７を照射
することが可能となる。

【０１３５】また操作部３の点（Ｘ，Ｙ）と、舞台上の
点（ｘ，ｙ）との関係は数６の式（１７）、（１８）と
なる。操作部３の操作子１５を舞台上の任意の点（ｘ，
ｙ）に対応した操作部３上の点（Ｘ，Ｙ）に、舞台を見
ながら移動することによって、操作部３の位置検出器
（図示せず）によって得られたＸ軸上の位置ＸとＹ軸上
の位置Ｙを用いて、スポットライト７の角度を数６の式
（１９）、（２０）とすれば、スポットライト７の角度
を精度良く決定することが可能となり、舞台上の望みの
位置にスポットライト７の光を精度良く照射することが
可能となる。

【０１３６】

【数６】

【０１３７】上記の実施例では、照明部を被操作機器と
して説明したが、本発明の被操作機器はこれに限定する
ものではない。また本発明で言うところの方向は姿勢を
も概念であり、所謂姿勢のみ、或いは方向のみ、又は姿
勢及び方向を遠隔操作する機器であれば良い。

【０１３８】

【発明の効果】請求項１の発明は、遠隔操作にも関わら
ず、被操作機器を操作する操作反力を感じながら、被操
作機器を操作することが可能となり、そのため操作者が
操作時の遅れなどを予測、調整することなく、操作でき
るため、操作時の疲れも少ない装置を実現できるという
効果がある。

【０１３９】請求項２の発明は、被操作部と操作部の位
置の対応が明確になり、被操作機器の示す方向が分かり
易くなり、操作性が良くなり、また実際の被操作部に比
べ、方向に関する部分以外を除いて操作部を構成できる
から、操作部を被操作部に比べて軽量にすることがで
き、これによって、被操作機器を所望の示す方向へ動か
すための力が小さくて良いので、操作性が良くなるとい
う効果がある。

【０１４０】請求項３の発明は、操作子を操作者の動き
に対する抵抗力のみを発生し、操作部制御装置等が暴走
しても操作子自らは駆動、動作しないため、操作者に対
して安全であるという効果がある。請求項４の発明は、
操作者が操作子に加えた力の拡大又は縮小した力で、被
操作機器を駆動することが可能となり、遠隔操作する被
操作機器の大きさに関わらず、操作者は適当な操作力に
よって操作が可能となり、また大きさの違う２つの被操
作機器を左右の手で遠隔操作するとき、同じ操作感で２
つの被操作機器を操作することが可能となるという効果
がある。

【０１４１】請求項５の発明は、遠隔操作時に被操作機
器が障害物に衝突した力や被操作機器の動作限界にある
メカストッパ等に合った力を検出し、その力の拡大又は
縮小した力を操作者に操作子を介して返すことによっ
て、操作者にそれらの値粗を瞬時に感じさせることがで
き、操作性が向上するという効果がある。請求項６の発
明は、操作子と被操作機器の間の関係を位置及び力を用
いてつなぐことができ、そのため実際にハードウェア的
につながっていない操作子と、被操作機器の間の位置及
び力を伝達することが可能になり、その結果操作性が向
上するという効果がある。

【０１４２】請求項７の発明は、操作子に加えられる力
を検出する力検出器を用いることなく、人が操作子に加
えた力の拡大又は縮小した力で被操作機器を駆動するこ
とが可能となり、そのため遠隔操作する被操作機器の大
きさに関わらず、操作者が適当な操作力によって操作す
ることが可能となるという効果がある。請求項８の発明
は、被操作機器に加えられる力を検出する力検出器を用
いることなく、遠隔操作時に被操作機器が障害物に衝突
した力や動作限界にあるメカストッパ等に当たった力を
検出し、その力の拡大又は縮小した力を操作者に操作子
を介して返すことによって、操作者にそれらの値粗を瞬
時に感じさせることができ、操作性が向上するという効
果がある。

【０１４３】請求項９の発明は、操作子に加えられる力
を検出する力検出器と被操作機器に加えられる力を検出
する力検出器を用いることなく、操作子と被操作機器の
間の関係を位置及び力を用いてつなぐことができ、その
ため実際にハードウェア的につながっていない操作子と
被操作機器間が、あたかもハードウェア的に連結されて
いるかのようになり、その結果精度良く操作子と被操作
機器の間の位置及び力を伝達することが可能になるの
で、操作性が向上するという効果がある。

【０１４４】請求項１０の発明は、被操作機器の姿勢を
一定に保つときに被操作機器の重力によって駆動軸に生
じる力や動かす方向によって生じる力の変化を、予めキ
ャンセルするように補償することができ、被操作機器の
姿勢や垂直、水平駆動に関係なく、被操作機器を操作す
るときの操作力を一定にすることが可能となり、操作性
が良くなるという効果がある。

【０１４５】請求項１１の発明は、被操作機器のフォー
カス装置等を調整するために被操作機器内で移動するフ
ォーカス装置等の質量や慣性力によって生じる被操作機
器の慣性力や重力の変化を予めキャンセルするように補
償することができ、フォーカス装置等の位置に関係な
く、同じ加減速で被操作機器を操作するときの操作力を
一定にすることが可能となり、操作性が良くなるという
効果がある。

【０１４６】請求項１２の発明は、被操作機器の動作限
界付近で操作子の動きに関係なく、被操作機器を減速停
止させることによって、操作者が操作ミスによて被操作
機器をメカストッパ等に高速に衝突させ、被操作機器を
破損させることなく、安全に操作することができるとい
う効果がある。請求項１３の発明は、被操作機器の質量
を見かけ上、軽くすることができ、そのため小さい力で
操作することが可能になるとともに、操作者や被操作器
器に応じて被操作機器の質量を任意の値に設定すること
が可能となるという効果がある。

【０１４７】請求項１４の発明は、操作者が操作子を持
って操作するときに生じる操作子の高周波の振動が被操
作機器に伝達しないため、操作者の操作ぶれ等による被
操作機器の示す方向の微小振動を無くすことができると
いう効果がある。請求項１５の発明は、操作子と被操作
機器の間の関係を制御装置によって、任意の機械的な関
係で連結した状態を実現でき、あたかもその関係で連結
されている装置を操作する感触を得ることが可能とな
り、操作者に応じた任意の操作感を実現することが可能
となるという効果がある。

【０１４８】請求項１６の発明は、被操作機器の駆動装
置の駆動軸の場所及び自由度に関わらず、操作部の位置
座標系と舞台の位置座標系が一致しているので、被操作
機器の示す方向を舞台上の所望の位置に向けたいときの
操作が非常に分かり易くなるという効果がある。請求項
１７の発明は、被操作機器の示す方向を舞台上の所望の
位置にむけたい時の操作が非常に分かり易くなるととも
に、被操作機器を操作する操作反補矩を感じつつ被操作
機器の遠隔操作が可能になるため、非常に操作性が良く
なるという効果がある。

【０１４９】請求項１８の発明は、操作者が被操作機器
を示したい方向の舞台をモニタ画面上で見ながら、同じ
画面上で、操作者が被操作機器を示したい方向に操作設
定することができ、操作性が向上するという効果があ
る。請求項１９の発明は、操作者が被操作機器を示した
い方向の操作と被操作機器内のフォーカス装置の操作の
２つの操作が必要な三次元空間上の舞台を立体視眼鏡を
介して見ながら、同じ三次元空間上で、所望の被操作機
器の向きに所望のフォーカスを設定すること可能とな
り、操作性を更に向上さることができるという効果があ
る。

【０１５０】請求項２０の発明は、操作部の位置座標系
と操作者が被操作機器を向けたい方向にある舞台の位置
座標系とを精度良く一致させることが可能となり、舞台
上の所望の位置にライトを照射するときの精度が良くな
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の全体の構成図である。

【図２】（ａ）は同上の照明部の側面図である。（ｂ）
は同上の照明部の正面図である。

【図３】（ａ）は同上の操作部の正面図である。（ｂ）
は同上の操作部の側面図である。

【図４】同上の全体の回路構成図である。

【図５】同上の動作説明用フローチャートである。

【図６】（ａ）は本発明の実施例２の照明部の側面図で
ある。（ｂ）は同上の照明部の正面図である。

【図７】（ａ）は本発明の実施例３の操作部の正面図で
ある。（ｂ）は同上の操作部の側面図である。

【図８】本発明の実施例４の操作部の構成図である。

【図９】同上の要部の説明図である。

【図１０】同上の全体の回路構成図である。

【図１１】同上の動作説明用フローチャートである。

【図１２】本発明の実施例５の操作部の構成図である。

【図１３】同上の要部の説明図である。

【図１４】同上の全体の回路構成図である。

【図１５】同上の動作説明用フローチャートである。

【図１６】本発明の実施例６の全体の回路構成図であ
る。

【図１７】同上の動作説明用フローチャートである。

【図１８】本発明の実施例７の全体の回路構成図であ
る。

【図１９】同上の動作説明図である。

【図２０】同上の動作説明図である。

【図２１】同上の動作説明用フローチャートである。

【図２２】本発明の実施例８の全体の回路構成図であ
る。

【図２３】同上の動作説明図である。

【図２４】同上の動作説明図である。

【図２５】同上の動作説明用フローチャートである。

【図２６】本発明の実施例９の全体の回路構成図であ
る。

【図２７】同上の動作説明用フローチャートである。

【図２８】本発明の実施例１０の全体の回路構成図であ
る。

【図２９】同上の動作説明図である。

【図３０】同上の動作説明用フローチャートである。

【図３１】本発明の実施例１１の全体の回路構成図であ
る。

【図３２】同上の動作説明図である。

【図３３】同上の動作説明図である。

【図３４】同上の動作説明用フローチャートである。

【図３５】本発明の実施例１２の全体の回路構成図であ
る。

【図３６】同上の動作説明図である。

【図３７】同上の動作説明用フローチャートである。

【図３８】本発明の実施例１３の全体の回路構成図であ
る。

【図３９】同上の動作説明図である。

【図４０】同上の動作説明用フローチャートである。

【図４１】本発明の実施例１４の全体の回路構成図であ
る。

【図４２】同上の動作説明用フローチャートである。

【図４３】本発明の実施例１５の全体の回路構成図であ
る。

【図４４】同上の動作説明用フローチャートである。

【図４５】本発明の実施例１６の概略構成図である。

【図４６】同上の動作説明図である。

【図４７】同上の全体の回路構成図である。

【図４８】本発明の実施例１７の全体の回路構成図であ
る。

【図４９】本発明の実施例１８の概略構成図である。

【図５０】同上の全体の回路構成図である。

【図５１】本発明の実施例１９の全体の回路構成図であ
る。

【図５２】同上の全体の回路構成図である。

【図５３】同上の照明部の斜視図である。

【図５４】本発明の実施例２０の操作部の構成図であ
る。

【図５５】同上の動作説明図である。

【図５６】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

１照明部２制御部３操作部４モータ５支持枠７スポットライト８モータ９エンコーダ１０エンコーダ１１モータ１５操作子１６モータ１７エンコーダ１８エンコーダ１９制御装置２０制御装置Ｍ操作者

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧野滋大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者杉本憲昭大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者吉田稔大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (56)参考文献特開昭61−176017（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−29404（ＪＰ，Ａ) 特開平４−62703（ＪＰ，Ａ) 特開平５−242704（ＪＰ，Ａ) 特開平６−96867（ＪＰ，Ａ) 特開平８−138871（ＪＰ，Ａ) 特開平４−24166（ＪＰ，Ａ) 実開平６−43915（ＪＰ，Ｕ) 特表平９−502675（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 25/04 F21S 10/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被操作機器の方向を検出する第１の位置検
出器、駆動力指令値に基づいて被操作機器を駆動するた
めの第１の駆動装置を持つ被操作部と、人が操作する操
作子の位置を検出する第２の位置検出器と駆動力指令値
に基づいて操作子を駆動するための第２の駆動装置を持
つ操作部と、被操作機器の方向と操作子の位置に基づい
て被操作部駆動装置の駆動力指令値を決定する被操作部
制御装置と、被操作機器の方向と、操作子の位置に基づ
いて操作部駆動装置の駆動力指令値を決定する操作部制
御装置とを有することを特徴とする遠隔操作装置。
【請求項２】被操作部と同じ大きさで且つ同形状又は縮
小した相似形状の操作部を有することを特徴とする請求
項１記載の遠隔操作装置。
【請求項３】操作部の駆動指令値に基づいて操作子を制
動する制御手段を有することを特徴とする請求項１記載
の遠隔操作装置。
【請求項４】人が操作子に加える力を検出する力検出器
を持つ操作部と、力検出値に基づいて被操作部駆動装置
の駆動力指令値を決定する被操作部制御装置を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の遠隔操作装置。
【請求項５】被操作機器に加えられる力を検出する力検
出器を持つ被操作部と、被操作機器に加えられる力を検
出する力検出器を持つ被操作部と、操作子の位置と、被
操作値を決定する被操作部制御装置と、操作子の位置と
被操作機器の方向と操作部と被操作部の力検出値に基づ
いて操作部駆動装置の駆動力指令値を決定する操作部制
御装置を有することを特徴とする請求項１記載の遠隔操
作装置。
【請求項６】人が操作子に加える力を検出する力検出器
を持つ操作部と、被操作機器に加えられる力を検出する
力検出器を持つ被操作部と、操作子の位置と被操作機器
の方向と操作部と被操作部の力検出値に基づいて被操作
部駆動装置の駆動力指令値を決定する被操作部制御装置
と、操作子の位置と被操作機器の方向と操作部と被操作
部の力検出値に基づいて操作部駆動装置の駆動力指令値
を決定する操作部制御装置を有することを特徴とする請
求項１記載の遠隔操作装置。
【請求項７】操作子の位置と操作部駆動装置の駆動力指
令値と予め想定した操作部の運動方程式から被操作機器
に加える力を推定する外力推定器と、その推定値に基づ
いて被操作部駆動装置の駆動力指令値を決定する被操作
部制御装置を有することを特徴とする請求項１記載の遠
隔操作装置。
【請求項８】被操作機器の方向と被操作部駆動装置の駆
動力指令値と予め想定した被操作部の運動方程式から被
操作機器に加えられた力を推定する外力推定器と、その
推定値に基づいて操作部駆動装置の駆動力指令値を決定
する操作部制御装置を有することを特徴とする請求項１
記載の遠隔操作装置。
【請求項９】操作子の位置と操作部駆動装置の駆動力指
令値と予め想定した操作部の運動方程式から人が操作子
に加える力を推定する外力推定器と、被操作機器の方向
と被操作部駆動装置の駆動力指令値と予め想定した被操
作部の運動方程式から被操作機器に加えられた力を推定
する外力推定器と、操作子の位置と被操作機器の方向と
操作部と被操作部の力推定値に基づいて被操作部駆動装
置の駆動力指令値を決定する被操作部制御装置と、操作
子の位置と被操作機器の方向と操作部と被操作部の力推
定値に基づいて操作部駆動装置の駆動力指令値を決定す
る操作部制御装置を有することを特徴とする請求項１記
載の遠隔操作装置。
【請求項１０】被操作機器の方向に基づいて被操作機器
の重力を補償するための駆動力指令値を決定する重力補
償器と、その駆動力指令値と被操作部制御装置によって
決定した被操作部の駆動力指令値を加算する加算器と、
加算された被操作部の駆動力指令値に基づいて被操作機
器を駆動するための駆動装置を持つ被操作部を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の遠隔操作装置。
【請求項１１】被操作機器内で移動し、被操作機器の重
心位置を変化させる装置の位置に基づいて、その位置の
変化に伴って生じる被操作機器の慣性や重力の変化を補
償するための駆動力指令値を決定する非線形補償器と、
その駆動力指令値と被操作部制御装置によって決定した
被操作部の駆動力指令値を加算する加算器と、加算され
た被操作部の駆動力指令値に基づいて被操作機器を駆動
するための駆動装置を持つ被操作部を有することを特徴
とする請求項１記載の遠隔操作装置。
【請求項１２】被操作機器の方向に基づいて被操作機器
を減速させるための駆動力指令値を決定する動作限界補
償器と、その駆動力指令値と被操作部制御装置によって
決定した被操作部の駆動力指令値を加算する加算器と、
加算された被操作部の駆動力指令値に基づいて被操作機
器を駆動するための駆動装置を持つ被操作部を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の遠隔操作装置。
【請求項１３】被操作機器の方向の検出値を微分する微
分する微分器と、その出力値を更に微分する微分器と、
操作子の位置検出値を微分する微分器と、その出力値を
更に微分する微分器と、それらの出力値に基づいて操作
子の見かけ上の質量を所望の質量にするための操作部駆
動装置の駆動力指令値を決定する操作部制御装置と、上
記の出力値に基づいて被操作機器の位置を操作子の見か
け上の質量を所望の質量にするための操作部駆動装置の
駆動力指令値を決定する操作部制御装置と、上記出力値
に基づいて被操作機器の位置を操作子の位置に追従させ
るための被操作部駆動装置の駆動力指令値を決定する被
操作部制御装置を有することを特徴とする請求項１記載
の遠隔操作装置。
【請求項１４】各々の微分器の出力値に基づいて、操作
子の見かけ上の粘性係数を所望の粘性係数にするための
操作部駆動装置の駆動力指令値を決定する操作部制御装
置を有することを特徴とする請求項１３記載の遠隔操作
装置。
【請求項１５】各々の微分器の出力値に基づいて、操作
子の見かけ上のインピーダンスを所望のインピーダンス
にするための操作部駆動装置の駆動力指令値を決定する
操作部制御装置を有することを特徴とする請求項１４記
載の遠隔操作装置。
【請求項１６】被操作機器の方向を検出する位置検出器
と駆動力指令値に基づいて被操作機器を駆動するための
駆動装置を持つ被操作部と、人が操作する操作子の位置
を検出する位置検出器を持つ操作部と、操作部位置座標
系と、被操作部位置座標系との間で座標変換を行う位置
座標変換器と、被操作機器の方向と操作子の位置を座標
変換した位置に基づいて被操作部駆動装置の駆動力指令
値を決定する照明部制御装置とを有することを特徴とす
る請求項１５記載の遠隔操作装置。
【請求項１７】駆動力指令値に基づいて操作子を駆動す
るための駆動装置を持つ操作部と、操作子の位置と被操
作機器の方向を座標変換した位置に基づいて操作部駆動
装置の駆動力指令値を決定する操作部制御装置を有する
ことを特徴とする請求項１６記載の遠隔操作装置。
【請求項１８】被操作機器の示す方向にある舞台を撮像
するためのテレビカメラと、撮像された舞台映像の表示
を行うためのテレビモニタと、モニタ画面上の舞台位置
を指示することで所望の被操作機器の方向を決定するラ
イトペンと、ライトペンで指示されたテレビモニタ上の
座標を読取るための画像処理器と、モニタテレビ上の位
置座標と実際の舞台上の位置座標を変換する位置座標変
換器を有することを特徴とする請求項１６記載の遠隔操
作装置。
【請求項１９】被操作機器の示す方向にある舞台を撮像
するためのテレビカメラと、撮像された舞台映像を仮想
空間上で表示するための立体視眼鏡と、仮想空間上で所
望の被操作機器の方向を決定するための三次元位置検出
器と、仮想空間上の位置座標と実空間上の位置座標との
間で座標変換を行う位置座標変換器と、実空間上の舞台
映像を仮想空間上の舞台映像に変換するための画像変換
器を有することを特徴とする請求項１６記載の遠隔操作
装置。
【請求項２０】被操作機器を水平回転駆動及び垂直回転
駆動することが可能な被操作部と、被操作機器の示す方
向にある舞台面を直交するｘ軸、ｙ軸からなる２次元平
面とし、舞台面と被操作部の高さをＬとし、被操作部の
水平回転による方向と舞台面に設定したｙ軸とからなる
角度を被操作部水平回転角度とし、被操作部の垂直回転
による方向と舞台面とからなる角度を被操作部垂直角度
とし、舞台面を所定倍に縮小したＸ軸、Ｙ軸からなる２
次元平面上を移動可能な操作部を有し、操作部の操作紙
をＸＹ平面に移動させたときに、被操作部の水平回転角
度と垂直回転角度とを決定し、決定された夫々の角度に
被操作機器の方向を移動させるための被操作部制御装置
を有することを特徴とする請求項１６記載の遠隔操作装
置。