JPH10104676A - 像安定化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 像安定化装置が搭載される双眼鏡のケース
に、該装置を構成するジンバル懸架手段の回動を規制可
能なケージング手段を設け、その回動規制が行われてい
るとき、ジンバル懸架手段を回動させるアクチュエータ
の駆動電流を遮断するためのスイッチ手段を設けること
により該アクチュエータに過負荷が掛かるのを防止す
る。 【構成】 像安定化装置２０を構成するジンバル懸架部
材７，１０７を挟んでその回動を規制するケージング手
段２００を設け、押圧時には像ブレ補正制御可能とし、
非押圧時には素早いパン／チルト操作に対応し得る双眼
鏡として使用可能とする。上記ケージング手段２００に
マイクロスイッチ２３０を設け、押圧部材２２０が押圧
されていないとき、駆動電流遮断信号をＣＰＵ１２へ出
力して回転駆動モータ５，１０５への駆動電流を遮断す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単眼鏡、双眼鏡さ
らにはビデオカメラ等の光学装置が振動を受けた場合
に、これら光学装置の光軸に対する観察物体からの光束
の射出角度が変動し、光学像がブレて観察されるのを防
止する、この光学装置内に配される像安定化装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】単眼鏡、双眼鏡等の光学的な観測を目的
とした光学装置を手で保持して操作する場合、特に光学
装置を航空機や車輌等に持ち込んで使用する場合には、
航空機、車輌等の振動や揺動が光学装置に伝わり、光軸
に対する、観察物体からの光束の射出角度が変動し、観
察される光学像を劣化させることが多い。このような光
学装置に伝わる振動は、その振幅がたとえ小さくとも、
単眼鏡や双眼鏡等における視界が狭いことや、接眼レン
ズによって光束の射出角度が拡大されており、また接眼
レンズによって対物レンズの像が拡大されて観察され最
終的に視覚に訴える像が劣化して観察されることから、
倍率が高くなるにしたがい振動等によって生ずる光軸に
対する光束の射出角度の変動、観察される像の劣化は無
視できなくなる。

【０００３】これまでにも、光学装置に伝わる振動や揺
動によって光軸に対する光束の射出角度が変動し観察さ
れる像が劣化することを防止するための像安定化のため
の装置が種々提案されている。例えば特公昭57-37852号
公報には双眼鏡における観察像のブレを補正するためこ
の双眼鏡内に、回転慣性体（ジャイロモータ）を利用し
た防振手段を設けたものが開示されている。

【０００４】すなわち、この技術は双眼鏡の対物レンズ
と接眼レンズの間の光軸上に正立プリズムを配し、この
正立プリズムを、回転慣性体が取り付けられたジンバル
懸架手段上に固設し、双眼鏡が手ブレ等により振動して
も正立プリズムを略同一空間位置に保持して双眼鏡の観
察像のブレを防止するようにしたものである。このよう
な、回転慣性体とジンバル懸架手段を利用した従来技術
は高精度で像安定化が図れる一方、双眼鏡の倍率や、解
像力を上げるのに伴なって対物レンズの有効径が大きく
なり、正立プリズムが大型化し、これによりこのプリズ
ムを空間的に保持する回転慣性体の重量が大きくなり、
またこの回転慣性体を駆動させるための消費電力も大き
くなる。

【０００５】そこで、本願出願人は、上記回転慣性体に
代えて角速度センサをジンバル懸架手段に搭載し、この
角速度センサからの出力値に基づいてこのジンバル懸架
手段の回転位置を制御して正立プリズムの姿勢を地球
（慣性系）に対して固定する像安定化装置を提案してい
る（特開平6-250100）。この装置によれば、角速度セン
サを用いた他の像安定化装置と異なり、振動に応じて積
極的に光学素子（例えばバリアングルプリズムやレンズ
等）を可動させる必要がなく、これら他の技術に比べて
より大きい角度範囲に亘り補正が可能という利点があ
る。また、これら他の技術のようにレンズ収差の面で不
利となることもない。そして、上記光学装置の小型化を
図ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、双眼鏡やビ
デオカメラの使用に際しては、高速でパンニングやチル
ティングを行うことも多い。例えば、鳥や飛行機等の飛
行物体を追従しながら観察する場合には素早いパン／チ
ルト操作が要求される。したがって、双眼鏡やビデオカ
メラが振れたからといって、必ずしも手ぶれによるもの
とは限らない。

【０００７】しかも、このような操作に際しては装置内
の光学系が観察物体の移動方向にスムーズに追従してい
くことが必要となるから、振動に抗して光学系を元の位
置に固定しようとする上記防振機能とは相反する機能が
必要とされる。このような装置の特質から、これら２つ
の機能を実行させる範囲を振動周波数、振動振幅、角速
度変化等の相違により画一的に分離しようという試みも
なされているが必ずしも満足のいくものとはされていな
い。

【０００８】例えば、一般に手ぶれの周波数範囲は0.5
〜15Hzといわれているが、この範囲に含まれるパン／チ
ルト操作が要求されることも多く、その機能が要求され
る状況はその都度異なるものである。この場合、光学装
置のケースに、ジンバル懸架手段の回動を規制可能なケ
ージング手段を設け、その回動規制を操作者が適宜行え
るようにすれば、像安定化装置の軽量化、小型化、小電
力化を図るとともに、該装置に、操作者の必要に応じ
た、スムーズなパン／チルト操作と良好な防振機能を発
揮せしめることが可能となる。

【０００９】しかしながら、その際、単に機械的にジン
バル懸架手段を押さえてその回動を規制するようにした
場合には、ジンバル懸架手段が回動し得ない状態にある
にもかかわらず、これを駆動するアクチュエータ手段に
駆動電流が流れ続けることとなるため、アクチュエータ
手段に過負荷が掛かってしまうという問題がある。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、光学装置の軽量化、小型化、小電力化を図るとと
もに、操作者の必要に応じた、スムーズなパン／チルト
操作と良好な防振機能を発揮せしめることができ、か
つ、そのためにアクチュエータ手段に過負荷が掛かって
しまうのを防止することができる像安定化装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の像安定化装置
は、正立プリズムを対物レンズと接眼レンズの間に配置
した単眼鏡光学系もしくは双眼鏡光学系を有し、これら
光学系の対物レンズおよび接眼レンズをケース内に固設
してなる光学装置に搭載される像安定化装置であって、
前記光学装置の左右方向および上下方向に延びる２本の
回動軸を有し、前記正立プリズムを前記ケースに回動自
在に装着するジンバル懸架手段と、該ジンバル懸架手段
を該２本の回動軸の周りに回動せしめるアクチュエータ
手段と、前記２本の回動軸周りの該ジンバル懸架手段の
角度位置を各々検出する２つの角度位置情報検出手段
と、前記ジンバル懸架手段に固設された、前記光学装置
の姿勢変化による該ジンバル懸架手段の角速度情報を各
々検出する２つの角速度情報検出手段と、前記角度位置
情報検出手段および前記角速度情報検出手段により検出
された情報に基づき、前記正立プリズムを慣性系に対し
て固定するよう前記アクチュエータ手段を駆動し、前記
ジンバル懸架手段の２つの回動軸周りの回動を制御する
フィードバック制御手段とを備えてなり、前記ジンバル
懸架手段が、前記正立プリズムを固定支持するインナジ
ンバル懸架部材と、該インナジンバル懸架部材を囲むア
ウタジンバル懸架部材と、前記インナジンバル懸架部材
を前記アウタジンバル懸架部材に回動可能に支持せしめ
る第１のベアリングと、前記アウタジンバル懸架部材を
前記ケースに回動可能に支持せしめる第２のベアリング
とからなり、前記ケースに、前記インナジンバル懸架部
材および前記アウタジンバル懸架部材の回動を規制可能
なケージング手段が設けられ、前記ケージング手段に、
該ケージング手段による回動規制がなされているとき、
前記アクチュエータ手段の駆動電流を遮断するための駆
動電流遮断信号を前記フィードバック制御手段へ出力す
るスイッチ手段が設けられてなることを特徴とするもの
である。

【００１２】前記ケージング手段および前記スイッチ手
段の具体的構成は、特に限定されるものではないが、前
記ケージング手段を、前記インナジンバル懸架部材およ
び前記アウタジンバル懸架部材を挟んで前記ジンバル懸
架手段の回動を規制する回動規制機構と、一端部が前記
ケースの外部に突出するとともに他端部が前記回動規制
機構に連結され、前記一端部が押圧されたとき前記回動
規制機構による前記回動規制を解除する押圧部材とから
なる構成とし、前記スイッチ手段を、前記押圧部材が押
圧されていないとき前記駆動電流遮断信号を出力するよ
うに構成するようにすれば、簡単な構成で、スムーズな
パン／チルト操作と良好な防振機能との両立、およびア
クチュエータ手段の過負荷防止を図ることができ、好ま
しい。

【００１３】この場合において、前記回動規制機構は、
インナジンバル懸架部材およびアウタジンバル懸架部材
を挟んでジンバル懸架手段の回動を規制することができ
るものであれば、その具体的構成は特に限定されるもの
ではない。また、前記押圧部材は、その一端部が押圧さ
れたとき回動規制機構による回動規制を解除するもので
あるが、この場合、押圧力が継続して加えられていると
きにのみ回動規制を解除する構成としてもよいし、ある
いは、一旦押圧動作が行われた後は押圧力が解除されて
も回動規制解除状態を維持し、再度の押圧動作により初
めて押圧状態から元の位置に復帰して回動規制を行う構
成としてもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１、２、３および４は、それぞれ本
発明の実施形態に係る像安定化装置を双眼鏡に組み込ん
だ状態を示す平面断面図、正面断面図、側面断面図およ
び斜視図である。図示されるように、本実施形態の像安
定化装置20をケース30内に組み込んだ双眼鏡は１対の対
物レンズ系1a，1b、１対の接眼レンズ系2a，2b、および
１対の正立プリズム3a，3bを備えており、対物レンズ1
a、接眼レンズ2a、正立プリズム3aは第１の望遠鏡系10a
を構成し、対物レンズ1b、接眼レンズ2b、正立プリズ
ム3bは同様に第２の望遠鏡系10b を構成し、この第１、
第２の望遠鏡系10a ，10b 一対が双眼鏡系を構成してい
る。

【００１５】この双眼鏡系を構成する一対の対物レンズ
系1a，1bおよび接眼レンズ系2a，2bは本光学装置のケー
ス30に固着されており、上記正立プリズム3a，3bは装置
の上下方向（光軸の延びる方向および対物レンズ系1a,1
b の配列方向に直交する方向）および装置の左右方向
（対物レンズ系1a，1bの配列方向）に延びる回動軸６、
106 （図５を参照）を有するジンバル懸架部材７、107
を介して上記ケース30に回動自在に装着されている。

【００１６】以下、図５および６を用いて本実施形態装
置の前提となる基本機能について説明する。なお、本明
細書中で、装置の上下方向とは図中矢印Ａ方向を示し、
装置の左右方向とは図中矢印Ｃ方向を示す。図５におい
て上記正立プリズム3a，3bの装着されているジンバル懸
架部材７、107がケース30に対して固定された状態、し
たがってジンバル懸架部材７、107に装着されている上
記正立プリズム3a，3bがケース30に固定された状態で
は、本光学装置は通常の双眼鏡系の構成となるが、この
時の各望遠鏡光学系10a ，10b の光軸4a，4bを本光学装
置の光軸と称することとする。

【００１７】なお、上記対物レンズ系1a，1b、接眼レン
ズ系2a，2b、正立プリズム3a，3b、ジンバル懸架部材
７、107および回動軸６、106等の適切な配設位置につい
ては公知文献（例えば特公昭57-37852号公報）に詳述さ
れているので、ここでは省略する。

【００１８】図５に示すように、本実施形態装置では内
側のジンバル懸架部材107 が外側のジンバル懸架部材７
に軸支されており、ジンバル懸架装置が内外２重の構造
となっている。外側のジンバル懸架部材７が装置の左右
方向に延びる回動軸６により上下方向の像ブレを補正す
るように回動するのに対し、内側のジンバル懸架部材10
7 は装置の上下方向に延びる回動軸106 により左右方向
の像ブレを補正するように回動する。正立プリズム3a，
3bは、この内側のジンバル懸架部材107 に装着されてい
る。なお、この図５においては、説明の便宜上、上下の
関係が図１〜４のものとは逆となるようにして示されて
いる。

【００１９】また、外側のジンバル懸架部材７の上側壁
部の中央部分には角速度センサ８が固設されており、一
方、内側のジンバル懸架部材107 の前側壁部の中央部分
には角速度センサ108 が固設されている。角速度センサ
８が、ケース30の上下方向のブレに伴なって外側のジン
バル懸架部材７が矢印Ｂ方向に回動した場合に、この回
転角速度ω₁を検出するセンサであるのに対し、角速度
センサ108 は、ケース30の左右方向のブレに伴なって内
側のジンバル懸架部材107 が矢印Ｄ方向に回動した場合
に、この回転角速度ω₂を検出するセンサである。

【００２０】また、上記回動軸６の一端には、上記検出
角速度による速度フィードバック制御に加えて位置フィ
ードバック制御を行なうため回動軸６の回転角度θ₁を
検出するポジションセンサ９が取り付けられており、上
記回動軸６の他端には、上記角速度センサ８および上記
ポジションセンサ９からの検出値に基づき、正立プリズ
ム3a，3bをケース30のブレに対し常に初期の姿勢に戻す
ようにジンバル懸架部材７の回動軸６を回動せしめる回
転駆動モータ（トルカ）５が取り付けられている。一
方、上記回動軸106 の一端には、上記検出角速度による
速度フィードバック制御に加えて位置フィードバック制
御を行なうため回動軸106 の回転角度θ₂を検出するポ
ジションセンサ109 が取り付けられており、上記回動軸
106 の他端には、上記角速度センサ108および上記ポジ
ションセンサ109からの検出値に基づき、正立プリズム3
a，3bをケース30の左右方向のブレに対し常に初期の姿
勢に戻すように内側のジンバル懸架部材107 の回動軸10
6 を回動せしめる回転駆動モータ（トルカ）105 が取り
付けられている。

【００２１】次に、本実施形態装置の制御ループの基本
的概念を図６により説明する。図示するように、この装
置は角速度センサ８からの角速度信号およびポジション
センサ９からの角度信号を各々増巾する増幅器11a ，11
b と、これらの角速度信号および角度信号に基づき、正
立プリズム3a，3bを元の姿勢に戻すように回転駆動モー
タ５の駆動量を演算し、この演算に基づく制御信号を出
力するＣＰＵ12と、このＣＰＵ12からの制御信号を増巾
して回転駆動モータ５を駆動するモータ駆動回路13を備
えている。一方、角速度センサ108 およびポジションセ
ンサ109 からの検出信号は、上記角速度センサ８および
上記ポジションセンサ９からの検出信号と同様に、図６
に示す制御ループと同様の制御ループによって制御信号
に変換され、この制御信号により回転駆動モータ105 が
駆動される。

【００２２】したがって本実施形態装置では、外側と内
側の２つのジンバル懸架部材７,107を各々元の姿勢に戻
すために２組の制御ループが必要となるがＣＰＵ12は共
通のものを用いればよい。

【００２３】なお、前述の正立プリズム3a，3bとしては
シュミット(Schmidt）の正立プリズム、アツベ(Abbe)の
正立プリズム、バウエルン フエント(bauern fend）の
正立プリズム、ポロの正立プリズムおよびダハの正立プ
リズム等があるが、このうち図７にはシュミットの正立
プリズムを示す。シュミットの正立プリズムは図に示す
ようにプリズム23とプリズム24から構成されており、プ
リズム24の一部25がダハ反射面となっている。このよう
な正立プリズムでは図示するように入射光軸21と射出光
軸22を同一直線上にとることのできる入射光軸の位置が
存在する。このような入射光軸21と射出光軸22を同一直
線上にとることのできる正立プリズムにおいては、図７
に示す如く、光軸21より上側にｈだけ離れた、該光軸21
に平行な光線21′は、上記正立プリズムを通った後は射
出光軸22より下側にｈだけ離れた、光軸22に平行な光線
22′になるという性質を持っている。

【００２４】また、上記角速度センサ８、108は、円柱
状等の柱状振動子と複数個の圧電セラミックからなる、
コリオリの力を利用した圧電振動ジャイロセンサであっ
て、柱状振動子の側面に少なくとも２個の検出用圧電セ
ラミックと少なくとも１個の帰還用圧電セラミックを設
けてなる。各検出用圧電セラミック からは振動に応じ
て値の異なる検出信号が出力され、これらの差分を演算
することにより角速度を得る。

【００２５】なお、帰還用圧電セラミックは検出信号の
位相補正用に使用される。この角速度センサ８、108は
構造が簡単で超小型であることから像安定化装置20自体
を構造簡単かつ小型とすることができる。また、高Ｓ／
Ｎ比で高精度であるから角速度制御を高精度とすること
ができる。

【００２６】図２に示すように、外側のジンバル懸架部
材７は、その左右両端部においてベアリング71,72 を介
してケース30に回動可能に支持されており、一方、内側
のジンバル懸架部材107 は、その上下両端部においてベ
アリング171,172 を介してジンバル懸架部材７に回動可
能に支持されている。

【００２７】上記ジンバル懸架部材７を回動させる回転
駆動モータ（トルカ）５は、該ジンバル懸架部材７の右
端部近傍に設けられている。この回転駆動モータ５は、
ケース30に固定されたプレート53の左側面円周上に分散
配置された複数のコイル54と、ジンバル懸架部材７の右
端部にネジ固定されたプレート55の右側面に取り付けら
れた環状のマグネット56とが近接対向配置されてなって
いる。上記マグネット56は、ベアリング71の内周側の空
間部に位置するようにして設けられている。このため、
上記ベアリング71は、上記ジンバル懸架部材７の左端部
に位置するベアリング72に比して大径に形成されてい
る。

【００２８】一方、上記ジンバル懸架部材107 を回動さ
せる回転駆動モータ（トルカ）105は、該ジンバル懸架
部材107 の上端部近傍に設けられている。この回転駆動
モータ105 は、ジンバル懸架部材７に固定されたプレー
ト153 の下面円周上に分散配置された複数のコイル154
と、ジンバル懸架部材107 の上端部にネジ固定されたプ
レート155 の上面に取り付けられた環状のマグネット15
6 とが近接対向配置されてなっている。上記マグネット
156 は、ベアリング171 の内周側の空間部に位置するよ
うにして設けられている。上記ジンバル懸架部材107 の
下端部に位置するベアリング172 は、上記ベアリング17
1 よりもさらに大径に形成されており、その内周側の空
間部に上記ポジションセンサ109 が取り付けられてい
る。

【００２９】図８に詳細に示すように、外側のジンバル
懸架部材７は、前後に２分割された１対のジンバルハー
フ7A,7B からなっている。これら各ジンバルハーフ7A,7
B は、矩形状のフレーム7Aa,7Ba と、該フレーム7Aa,7B
a の中央部に形成された上下１対のベアリング挟持部7A
b,7Bb と、該フレーム7Aa,7Ba の左右両端部に形成され
たベアリング嵌着部7Ac,7Bc とからなっている。そし
て、これら１対のジンバルハーフ7A,7B の分割面7Ad,7B
d を合わせた状態で、そのベアリング嵌着部7Ac,7Bc に
ベアリング71,72 を嵌め込むことにより、上記ジンバル
懸架部材７の組付けが行われるようになっている。この
組付けの際、略円弧状に形成された上記ベアリング挟持
部7Ab,7Bb により、内側のジンバル懸架部材107 の上下
両端部に嵌め込まれたベアリング171,172 およびプレー
ト153 を前後から挟んでこれらを保持するようになって
いる。

【００３０】図１および２に示すように、ケース30にお
けるジンバル懸架部材７,107の左端部近傍には、ケージ
ング手段200 が設けられている。このケージング手段20
0 は、ジンバル懸架部材７,107を同時に挟んでその回動
を規制する回動規制機構210 と、該回動規制機構210 に
連結された押圧部材220とからなっている。この押圧部
材220 は、ケース30の上方外部に突出するボタン221
と、該ボタン221 を支持して下方に延びる押圧片222 と
からなり、ボタン221 が押圧されたとき回動規制機構21
0 による回動規制を解除するようになっている。ケース
30は、ボタン221 の押圧操作を行いやすくするため、押
圧部材220 の周辺部が上方へ膨出形成されるとともに、
その頂部のボタン221 近傍部位が凹陥状に形成されてい
る。

【００３１】図９は、上記ケージング手段200 を単品で
示す正面図であり、図10、11、12は、そのX 方向矢視
図、XI方向矢視図、XII 方向矢視図である。これらの図
に示すように、上記回動規制機構210 は、両端部に形成
された１対の取付孔211aを介してケース30に固定される
ブラケット211 と、該ブラケット211 に設けられた１対
のピン212 に回動可能に支持された１対の押さえレバー
213と、両端部が押さえレバー213 に連結されたワイヤ2
14 と、１対のガイドピン215 と、両端部が上記１対の
押さえレバー213 に掛けられたバネ216 とを備えてなっ
ている。一方、上記押圧部材220 の押圧片222 には、ワ
イヤ214 に上方から当接する押圧ピン222aが設けられて
いる。

【００３２】そして、図示矢印のように、ボタン221 の
押圧動作により押圧ピン222aがワイヤ214 を下方へ押圧
すると、ワイヤ214 は１対のガイドピン215 によりその
中央部が下方へ引き込まれるためその両端部が互いに近
づく方向（図示矢印方向）に引っ張られ、これにより１
対の押さえレバー213 は、その挟持片213aが互いに開く
方向（図示矢印方向）に回動し、ジンバル懸架部材７,1
07に対する回動規制を解除する。このとき、バネ216
は、１対の押さえレバー213 の回動により引っ張り方向
へ弾性変形することとなる。その後、ボタン221 に対す
る押圧が解除されると、レバー213 は、バネ216 の弾性
力によりその挟持片213aが互いに閉じる方向に回動して
ワイヤ214 が一直線状になる元の位置に戻り、これによ
りジンバル懸架部材７,107に対する回動規制を再開す
る。

【００３３】上記回動規制機構210 のブラケット211 に
は、マイクロスイッチ230 が取り付けられている。この
マイクロスイッチ230 は、そのスイッチ片231 が押圧片
222の下端面に当接するようにして、そのスイッチ本体2
32 がブラケット211 に固定されている。そして、図示
矢印のように、ボタン221 の押圧操作により押圧片222
が下降すると、スイッチ片231 は押圧片222 に押圧され
ながら図示矢印のように下方へ回動する。

【００３４】図６に示すように、上記マイクロスイッチ
230 はＣＰＵ12に接続されており、そのスイッチ片231
が図12に示す位置にあるとき（すなわちボタン221 が押
圧されていないとき）にはＣＰＵ12へ駆動電流遮断信号
を出力し、一方、ボタン221の押圧操作により上記スイ
ッチ片231 が下方へ回動したときにはＣＰＵ12へ駆動電
流供給信号を出力するようになっている。そして、ＣＰ
Ｕ12は、上記駆動電流遮断信号が入力されているときに
は回転駆動モータ５への駆動電流を遮断して像ブレ補正
制御を停止し、一方、上記駆動電流供給信号が入力され
ているときには回転駆動モータ５へ駆動電流を供給して
像ブレ補正制御を行うようになっている。

【００３５】以上詳述したように、本実施形態において
は、像安定化装置20が搭載される双眼鏡のケース30に、
ジンバル懸架部材７,107を挟んでその回動を規制する回
動規制機構210 と、該回動規制機構210 による回動規制
を押圧動作により解除する押圧部材220 とからなるケー
ジング手段200 が設けられているので、上記押圧部材22
0 が押圧されているときには両ジンバル懸架部材７,107
の回動制御による像ブレ補正制御を行うことができ、一
方、上記押圧部材220 の押圧が解除されているときには
両ジンバル懸架部材７,107の回動を規制して、素早いパ
ン／チルト操作に対応し得る双眼鏡としての使用を可能
とすることができる。

【００３６】しかも、本実施形態においては、上記回動
規制機構210 にマイクロスイッチ230 が設けられてお
り、このマイクロスイッチ230 により、押圧部材220 が
押圧されていないとき、駆動電流遮断信号をＣＰＵ12へ
出力して回転駆動モータ５,105への駆動電流を遮断する
ようになっているので、ジンバル懸架部材７,107が回動
し得ない状態にあるにもかかわらずこれらを駆動する回
転駆動モータ５,105に駆動電流が流れ続けるのを防止す
ることができ、これにより回転駆動モータ５,105の過負
荷防止を図ることができる。

【００３７】このように本実施形態によれば、像安定化
装置20が搭載される双眼鏡の軽量化、小型化、小電力化
を図るとともに、操作者の必要に応じた、スムーズなパ
ン／チルト操作と良好な防振機能を発揮せしめることが
でき、かつ、そのために回転駆動モータ５,105に過負荷
が掛かってしまうのを防止することができる。

【００３８】なお、本発明の像安定化装置としては上記
実施形態のものに限られるものではなく、その他種々の
態様の変更が可能であり、例えば、角速度情報検出手段
としては、円柱状振動子タイプの圧電振動ジャイロセン
サの他、三角柱振動子タイプ、四角柱振動子タイプや音
叉状振動子タイプ等の種々のタイプの振動子を用いた圧
電振動ジャイロセンサを使用することが可能であり、さ
らに、その他の種々の角速度センサを使用することが可
能である。

【００３９】なお、角度位置情報検出手段としては、上
記ポジションセンサに代えてレゾルバ、シンクロ、ロー
タリエンコーダ等の種々の角度センサを用いることがで
きる。また、上記実施形態装置は双眼鏡に適用するため
の構成とされているが、本発明の像安定化装置としては
単眼鏡に適用し得る構成とすることも可能である。ま
た、ビデオカメラ等のカメラに搭載しても同様の効果を
得ることができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明においては、像安定化装置が搭載
される光学装置のケースに、該像安定化装置を構成する
ジンバル懸架手段の回動を規制可能なケージング手段が
設けられており、このケージング手段に、該ケージング
手段による回動規制がなされているとき、ジンバル懸架
手段を回動させるアクチュエータ手段の駆動電流を遮断
するための駆動電流遮断信号をフィードバック制御手段
へ出力するスイッチ手段が設けられているので、上記ケ
ージング手段の操作により、像ブレ補正制御を行うモー
ドと、該像ブレ補正制御を行わずに素早いパン／チルト
操作に対応し得る光学装置としての使用モードとの選択
を行うことができ、かつ、上記スイッチ手段により、後
者のモードを採用したときに、アクチュエータ手段の駆
動電流を遮断して該アクチュエータ手段に過負荷が掛か
ってしまうのを防止することができる。

【００４１】このように本発明によれば、像安定化装置
が搭載される光学装置の軽量化、小型化、小電力化を図
るとともに、操作者の必要に応じた、スムーズなパン／
チルト操作と良好な防振機能を発揮せしめることがで
き、かつ、そのためにアクチュエータ手段に過負荷が掛
かってしまうのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る像安定化装置を内蔵し
た双眼鏡を示す平面断面図

【図２】本発明の実施形態に係る像安定化装置を内蔵し
た双眼鏡を示す正面断面図

【図３】本発明の実施形態に係る像安定化装置を内蔵し
た双眼鏡を示す側面断面図

【図４】本発明の実施形態に係る像安定化装置を内蔵し
た双眼鏡の外観を示す斜視図

【図５】本発明の実施形態に係る像安定化装置の基本的
機能を説明するための装置概略斜視図

【図６】本発明の実施形態に係る像安定化装置の基本的
機能を説明するためのブロック図

【図７】図１に示す正立プリズムを説明するための側面
図

【図８】図１に示す外側のジンバル懸架部材を詳細に示
す斜視図

【図９】図２に示すケージング手段を単品で示す正面図

【図10】図９のX 方向矢視図

【図11】図９のXI方向矢視図

【図12】図９のXII 方向矢視図

【符号の説明】

1a，1b 対物レンズ（対物レンズ系） 2a，2b 接眼レンズ（接眼レンズ系） 3a，3b 正立プリズム 4a，4b 光軸 ５ 回転駆動モータ（トルカ） 105 回転駆動モータ（トルカ） ６，106 回動軸 ７ ジンバル懸架部材（アウタジンバル懸架部
材） 107 ジンバル懸架部材（インナジンバル懸架部
材） ８，108 角速度センサ ９，109 ポジションセンサ 10a ，10b 望遠鏡光学系 12 ＣＰＵ 20 像安定化装置 53 , 153 プレート 54 , 154 コイル 55 , 155 プレート 56 , 156 マグネット 71 , 72 ベアリング（第２のベアリング） 171 , 172 ベアリング（第１のベアリング） 200 ケージング手段 210 回動規制機構 211 ブラケット 211a 取付孔 212 ピン 213 押さえレバー 213a 挟持片 214 ワイヤ 215 ガイドピン 216 バネ 220 押圧部材 221 ボタン 222 押圧片 222a 押圧ピン 230 マイクロスイッチ（スイッチ手段） 231 スイッチ片 232 スイッチ本体

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１０月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】単眼
鏡、双眼鏡等の光学的な観測を目的とした光学装置を手
で保持して操作する場合、特に光学装置を航空機や車輌
等に持ち込んで使用する場合には、航空機、車輌等の振
動や動揺が光学装置に伝わり、光軸に対する、観察物体
からの光束の射出角度が変動し、観察される光学像を劣
化させることが多い。このような光学装置に伝わる振動
は、その振幅がたとえ小さくとも、単眼鏡や双眼鏡等に
おいては視界が狭いことと観察物体を拡大して観察して
いるために、光軸に対する変動角度も拡大される。それ
故に、比較的角度変動速度の小さい揺動時であっても、
観察物体が視界の中で急速に移動したり、変動角度が大
きい場合には視界から外れてしまったりする不都合が生
じる。また、比較的角度変動速度の大きい揺動時には、
比較的変動角度が小さくても光学装置の倍率分だけ観察
物体の像の角度変動速度が大きくなって観察されるの
で、像のぶれとなって像の劣化となる不都合が生じる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】すなわち、この技術は双眼鏡の対物レンズ
と接眼レンズの間の光軸上に正立プリズムを配し、この
正立プリズムを、回転慣性体が取り付けられたジンバル
懸架手段上に固設し、双眼鏡が手ブレ等により振動して
も正立プリズムを略同一姿勢に保持して双眼鏡の観察像
のブレを防止するようにしたものである。このような、
回転慣性体とジンバル懸架手段を利用した従来技術は高
精度で像安定化が図れる一方、小さなスペースで大きな
慣性力を得るため高速の回転体が必要であり、また回転
体自身の発生する振動を小さくする必要があることから
高精度である必要がある。この小型、高速、高精度の要
求に対しての問題点は、価格や寿命、さらには電源投入
から必要な慣性力を得るまでの時間等が不利となること
である。また、双眼鏡の倍率や解像力を上げるのに伴な
って対物レンズの有効径を大きくすると正立プリズムが
大型化し、これに伴い大きな慣性力が必要となって上記
の問題が一層大きくなることの他に、消費電力もこれに
伴って大きくなる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】そこで、本願出願人は、上記回転慣性体に
代えて角速度センサをジンバル懸架手段に搭載し、この
角速度センサからの出力値に基づいてこのジンバル懸架
手段の回転位置を制御して正立プリズムの姿勢を地球
（慣性系）に対して固定する像安定化装置を提案してい
る（特開平６−２５０１００）。この装置によれば、基
本的にジンバル懸架手段に保持された正立プリズムには
慣性力があり、特に、振動速度が速い、振動周波数の高
い振動に対しては、比較的振幅の大きな振動に対しての
姿勢保持能力が高い。したがって、角速度センサからの
出力に基づく回転位置の制御力も少なくて良い。しか
し、バリアングルプリズムやレンズ駆動を行う他の像安
定化装置は積極的な駆動部が必要であり、周波数の高い
振動では大きな振幅を補正するためには、駆動部を高速
で動かす必要があるため、大きな角度範囲で補正するこ
とが難しい。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】また、双眼鏡やビデオカメラの使用に際し
ては、高速でパンニングやチルティングを行うことも多
い。例えば、鳥や飛行機等の飛行物体を追従しながら観
察する場合には素早いパン／チルト操作が要求される。
したがって、双眼鏡やビデオカメラが振れたからといっ
て、必ずしも手ぶれによるものとは限らない。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】しかしながら、その際、単に機械的にジン
バル懸架手段を押さえてその回動を規制するようにした
場合には、ジンバル懸架手段が回動し得ない状態にある
にもかかわらず、これを駆動するアクチュエータに駆動
電流が流れ続けることとなるため、アクチュエータに過
負荷が掛かってしまうという問題がある。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、光学装置の軽量化、小型化、小電力化を図るとと
もに、操作者の必要に応じた、スムーズなパン／チルト
操作と良好な防振機能を発揮せしめることができ、か
つ、そのためにアクチュエータに過負荷が掛かってしま
うのを防止することができる像安定化装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の像安定化装置
は、正立プリズムを対物レンズと接眼レンズの間に配置
した単眼鏡光学系もしくは双眼鏡光学系を有し、これら
光学系の対物レンズおよび接眼レンズをケース内に固設
してなる光学装置に搭載される像安定化装置であって、
前記光学装置の左右方向および上下方向に延びる２本の
回動軸を有し、前記正立プリズムを前記ケースに回動自
在に装着するジンバル懸架手段と、該ジンバル懸架手段
を該２本の回動軸の周りに回動せしめるアクチュエータ
と、前記２本の回動軸周りの該ジンバル懸架手段の角度
位置を各々検出する２つの角度位置情報検出手段と、前
記ジンバル懸架手段に固設された、前記光学装置の姿勢
変化による該ジンバル懸架手段の角速度情報を各々検出
する２つの角速度情報検出手段と、前記角度位置情報検
出手段および前記角速度情報検出手段により検出された
情報に基づき、前記正立プリズムを慣性系に対して固定
するよう前記アクチュエータを駆動し、前記ジンバル懸
架手段の２つの回動軸周りの回動を制御するフィードバ
ック制御手段とを備えてなり、前記ジンバル懸架手段
が、前記正立プリズムを固定支持するインナジンバル懸
架部材と、該インナジンバル懸架部材を囲むアウタジン
バル懸架部材と、前記インナジンバル懸架部材を前記ア
ウタジンバル懸架部材に回動可能に支持せしめる第１の
ベアリングと、前記アウタジンバル懸架部材を前記ケー
スに回動可能に支持せしめる第２のベアリングとからな
り、前記ケースに、前記インナジンバル懸架部材および
前記アウタジンバル懸架部材の回動を規制可能なケージ
ング手段が設けられ、前記ケージング手段に、該ケージ
ング手段による回動規制がなされているとき、前記アク
チュエータの駆動電流を遮断するための駆動電流遮断信
号を前記フィードバック制御手段へ出力するスイッチ手
段が設けられてなることを特徴とするものである。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】前記ケージング手段および前記スイッチ手
段の具体的構成は、特に限定されるものではないが、前
記ケージング手段を、前記インナジンバル懸架部材およ
び前記アウタジンバル懸架部材を挟んで前記ジンバル懸
架手段の回動を規制する回動規制機構と、一端部が前記
ケースの外部に突出するとともに他端部が前記回動規制
機構に連結され、前記一端部が押圧されたとき前記回動
規制機構による前記回動規制を解除する押圧部材とから
なる構成とし、前記スイッチ手段を、前記押圧部材が押
圧されていないとき前記駆動電流遮断信号を出力するよ
うに構成するようにすれば、簡単な構成で、スムーズな
パン／チルト操作と良好な防振機能との両立、およびア
クチュエータの過負荷防止を図ることができ、好まし
い。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】なお、前述の正立プリズム３ａ，３ｂとし
てはシュミット（Ｓｃｈｍｉｄｔ）の正立プリズム、ア
ツベ（Ａｂｂｅ）の正立プリズム、バウエルン フエン
ト（ｂａｕｅｒｎ ｆｅｎｄ）の正立プリズム、ポロの
正立プリズムおよびダハの正立プリズム等があるが、こ
のうち図７にはシュミットの正立プリズムを示す。シュ
ミットの正立プリズムは図に示すようにプリズム２３と
プリズム２４から構成されており、プリズム２４の一部
２５がダハ反射面となっている。このような正立プリズ
ムでは図示するように入射光軸２１と射出光軸２２を同
一直線上にとることのできる入射光軸の位置が存在す
る。このような入射光軸２１と射出光軸２２を同一直線
上にとることのできる正立プリズムにおいては、図７に
示す如く、光軸２１より上側にｈだけ離れた、該光軸２
１に平行な光線２１′は、上記正立プリズムを通った後
は射出光軸２２より下側にｈだけ離れた、光軸２２に平
行な光線２２′になるという性質を持っている。なお、
正立プリズムであれば、入射光軸と射出光軸が同一直線
上となるものに限らず他のプリズムも使用可能である。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】

【発明の効果】本発明においては、像安定化装置が搭載
される光学装置のケースに、該像安定化装置を構成する
ジンバル懸架手段の回動を規制可能なケージング手段が
設けられており、このケージング手段に、該ケージング
手段による回動規制がなされているとき、ジンバル懸架
手段を回動させるアクチュエータの駆動電流を遮断する
ための，駆動電流遮断信号をフィードバック制御手段へ
出力するスイッチ手段が設けられているので、上記ケー
ジング手段の操作により、像ブレ補正制御を行うモード
と、該像ブレ補正制御を行わずに素早いパン／チルト操
作に対応し得る光学装置としての使用モードとの選択を
行うことができ、かつ、上記スイッチ手段により、後者
のモードを採用したときに、アクチュエータの駆動電流
を遮断して該アクチュエータに過負荷が掛かってしまう
のを防止することができる。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】このように本発明によれば、像安定化装置
が搭載される光学装置の軽量化、小型化、小電力化を図
るとともに、操作者の必要に応じた、スムーズなパン／
チルト操作と良好な防振機能を発揮せしめることがで
き、かつ、そのためにアクチュエータに過負荷が掛かっ
てしまうのを防止することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正立プリズムを対物レンズと接眼レンズ
   の間に配置した単眼鏡光学系もしくは双眼鏡光学系を有
   し、これら光学系の対物レンズおよび接眼レンズをケー
   ス内に固設してなる光学装置に搭載される像安定化装置
   であって、 前記光学装置の左右方向および上下方向に延びる２本の
   回動軸を有し、前記正立プリズムを前記ケースに回動自
   在に装着するジンバル懸架手段と、 該ジンバル懸架手段を該２本の回動軸の周りに回動せし
   めるアクチュエータ手段と、 前記２本の回動軸周りの該ジンバル懸架手段の角度位置
   を各々検出する２つの角度位置情報検出手段と、 前記ジンバル懸架手段に固設された、前記光学装置の姿
   勢変化による該ジンバル懸架手段の角速度情報を各々検
   出する２つの角速度情報検出手段と、 前記角度位置情報検出手段および前記角速度情報検出手
   段により検出された情報に基づき、前記正立プリズムを
   慣性系に対して固定するよう前記アクチュエータ手段を
   駆動し、前記ジンバル懸架手段の２つの回動軸周りの回
   動を制御するフィードバック制御手段とを備えてなり、 前記ジンバル懸架手段が、前記正立プリズムを固定支持
   するインナジンバル懸架部材と、該インナジンバル懸架
   部材を囲むアウタジンバル懸架部材と、前記インナジン
   バル懸架部材を前記アウタジンバル懸架部材に回動可能
   に支持せしめる第１のベアリングと、前記アウタジンバ
   ル懸架部材を前記ケースに回動可能に支持せしめる第２
   のベアリングとからなり、 前記ケースに、前記インナジンバル懸架部材および前記
   アウタジンバル懸架部材の回動を規制可能なケージング
   手段が設けられ、 前記ケージング手段に、該ケージング手段による回動規
   制がなされているとき、前記アクチュエータ手段の駆動
   電流を遮断するための駆動電流遮断信号を前記フィード
   バック制御手段へ出力するスイッチ手段が設けられてな
   ることを特徴とする像安定化装置。
2. 【請求項２】 前記ケージング手段が、前記インナジン
   バル懸架部材および前記アウタジンバル懸架部材を挟ん
   で前記ジンバル懸架手段の回動を規制する回動規制機構
   と、一端部が前記ケースの外部に突出するとともに他端
   部が前記回動規制機構に連結され、前記一端部が押圧さ
   れたとき前記回動規制機構による前記回動規制を解除す
   る押圧部材とからなり、 前記スイッチ手段が、前記押圧部材が押圧されていない
   とき前記駆動電流遮断信号を出力するように構成されて
   なることを特徴とする請求項１記載の像安定化装置。