JP2003222919A

JP2003222919A - 像安定化装置、像安定化装置を備えた双眼鏡および単眼鏡

Info

Publication number: JP2003222919A
Application number: JP2002023477A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Haga; 俊一芳賀
Original assignee: Nikon Corp; Nikon Vision Co Ltd
Current assignee: Nikon Corp; Nikon Vision Co Ltd
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】予め想定した程度の外部振動に対する防振性能
を確保しつつ、パンニング／チルティング時の追従性を
高めた像安定化装置および光学装置を提供。【解決手段】中間光学系１２を予め定めた可動範囲で二
つの回転軸の周りに角度変位できるように保持するジン
バル懸架機構１１０と、中間光学系１２について、慣性
系に対する姿勢を維持させる制御を行う制御手段として
機能する制御系２００と、保持する手段により角度変位
可能に保持される中間光学系１２の角度変位の範囲を制
限する手段として機能する可動範囲制限部１５０とを備
える。可動範囲の制限する範囲の大きさを変更するため
の指示操作を受け付ける操作部３００と、防振モードの
表示を行う表示部４００とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、双眼鏡、単眼鏡等
の光学装置に搭載される像安定化装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の像安定化装置としては、例えば、
特開平１０−１０４６８１号公報に示されるものがあ
る。特開平１０−１０４６８１号公報に記載の従来技術
は、正立プリズムと、前記正立プリズムを装着したジン
バル懸架部材と、ジンバル懸架部材を姿勢制御する速度
および位置フィードバック制御手段とを備えることによ
り、防振機能を実現している。また、前記像安定化装置
は、操作者の必要に応じて、位置フィードバック制御手
段の利得を変化させることにより、ジンバル懸架部材の
対物レンズ光軸への追従性を高め、スムーズなパンニン
グ／チルティング性能を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
は、ジンバル懸架部材の対物レンズ光軸への追従性を高
めるために、アクチュエータの制御ゲインを大きくして
拘束力を強める方式である。このため、プリズム部が外
部振動と近似した動きとなり、パンニング／チルティン
グ性能を高めると、防振性能が劣化するという問題があ
った。

【０００４】また、前記従来技術は、利得切替指示用の
スイッチをケースの背面部に備えるものである。そのた
め、例えば、防振性能を発揮する防振モードから、パン
ニング／チルティング性能を発揮するパンニング／チル
ティングモードへ、機能モードを変更する場合には、い
ったん接眼レンズから目を離して、利得切替指示用のス
イッチを操作する必要があり、操作性が悪いという問題
があった。

【０００５】このように、従来の技術では、外部振動に
対するある程度の防振性能を確保することと、パンニン
グ／チルティング時の追従性を高めることを両立できな
かった。

【０００６】本発明の目的は、予め想定した程度の外部
振動に対する防振性能を確保しつつ、パンニング／チル
ティング時の追従性を高めた像安定化装置、および、光
学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】前記目的を達成するた
め、本発明の第１の態様によれば、対物光学系と、接眼
光学系と、前記対物光学系と前記接眼光学系との中間に
配される中間光学系と、前記対物光学系、前記接眼光学
系および前記中間光学系を収容するハウジングとを有す
る光学装置に搭載される像安定化装置であって、前記中
間光学系の慣性系に対する姿勢を維持させるために、前
記中間光学系を、前記ハウジングに対して二つの回転軸
により角度変位可能に保持する保持手段と、前記保持手
段による前記中間光学系の前記角度変位を制御して、前
記中間光学系の前記ハウジングに対する姿勢を維持させ
る制御を行う制御手段と、前記保持手段による前記中間
光学系の角度変位の範囲を制限する角度変位範囲制限手
段とを備えることを特徴とする像安定化装置が提供され
る。

【０００８】前述した第１の態様について、さらに、次
の各構成要素を、単独で、または適宜組み合わせて付加
することにより、他の態様とすることができる。（１）角度変位範囲制限手段は、前記ハウジングに対し
て前記中間光学系と共に相対変位する変位部材と、前記
変位部材が変位可能な空間の大きさを制限する制限部材
とを有する。（２）変位部材は、基端が前記保持手段に取り付けられ
た突起部材であり、前記制限部材は、前記突起部材が挿
通される枠体であり、該枠体の内寸により前記変位可能
な空間を規定する。（３）変位部材と前記制限部材との間に生じる余裕空間
の大きさを変更する余裕空間変更手段をさらに備える。（４）余裕空間変更手段は、前記余裕空間の大きさを段
階的に変更する変更機構と、前記余裕空間の大きさを選
択指示する操作を受け付ける受付手段と、該受付手段が
受け付けた前記選択指示操作に応じて、前記変更機構に
変更動作を行わせる変更指示手段とを有する。（５）余裕空間変更手段は、開口の大きさを連続的に変
更可能な可変絞り機構と、前記余裕空間の大きさを選択
指示する操作を受け付ける受付手段と、該受付手段が受
け付けた前記選択指示操作に応じて、前記可変絞り機構
に、前記開口の大きさを変更させる動作を行わせる変更
指示手段とを有する。（６）受付手段は、指示操作を受け付けるための部材
と、該部材に対する指示操作に応じて、前記変更指示手
段に対して変更動作を指示する信号を出力する手段とを
有する。（７）中間光学系について前記回転軸のそれぞれにおい
て生じる角度変位を検出する検出手段をさらに備え、前
記角度変位範囲制限手段は、前記検出手段の検出した角
度変位が予め定めた範囲に至ると、前記保持手段による
前記中間光学系の前記角度変位をロックするよう前記制
御手段に指示する。（８）角度変位範囲制限手段は、制限する前記角度変位
の範囲として複数の範囲を選択可能であり、前記複数の
範囲からいずれかの範囲を選択指示する操作を受け付け
る受付手段と、前記制限する角度変位範囲を該受付手段
が受け付けた範囲とする角度範囲設定手段とを有する。（９）受付手段は、前記選択指示操作を受け付けるため
の部材と、該部材に対する指示操作に応じて、前記角度
範囲設定手段に対して選択された角度範囲を指示する信
号を出力する手段とを有する。

【０００９】また、本発明の他の態様として、前述した
第１の態様、乃至、それに（１）〜（９）の付加的構成
要素の組み合わせたいずれかの態様の像安定化装置と、
前記対物光学系と前記接眼光学系と前記中間光学系とを
それぞれ左右一対ずつ含む双眼光学系と、前記双眼光学
系を格納するハウジングとを有することを特徴とする双
眼鏡が提供される。

【００１０】さらに、本発明の他の態様として、前述し
た第１の態様、乃至、それに（１）〜（９）の付加的構
成要素の組み合わせたいずれかの態様の像安定化装置
と、前記対物光学系と、前記接眼光学系と、前記中間光
学系と、前記対物光学系と前記接眼光学系と前記中間光
学系とを格納するハウジングとを有することを特徴とす
る単眼鏡が提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。以下の実施形態では、光学装置として双眼鏡
に像安定化装置を搭載した例について述べる。ただし、
本発明は、双眼鏡以外の光学装置についても適用可能で
ある。例えば、望遠鏡等の単眼鏡にも適用可能である。

【００１２】以下、本発明に係る一実施形態として、像
安定化装置を備えた双眼鏡について説明する。

【００１３】前記像安定化装置を備えた双眼鏡は、図１
に示すように、双眼光学系１０と、この双眼光学系を収
容するハウジング１と、双眼鏡を用いる際の振動、例え
ば、手ブレなどによるハウジング１に加わる振動による
像のブレを抑えるための像安定化装置１００とを備え
る。

【００１４】双眼光学系１０は、対物光学系１１と、接
眼光学系１３と、前記対物光学系１１と前記接眼光学系
１３との中間に配される中間光学系１２とを備える。対
物光学系１１は、対物レンズ１１Ｒおよび１１Ｌを備え
る。接眼光学系１３は、接眼レンズ１３Ｒおよび１３Ｌ
を備える。中間光学系１２は、対物光学系１１からの光
束を接眼光学系１３に導くものであり、双眼鏡がブレを
起こした際に、例えば、観察している目標物が視野から
外れないように光学的に修正するために用いられる。例
えば、正立プリズム１２Ｒおよび１２Ｌを用いる。な
お、正立プリズムは、倒立像を正立像に変換する機能を
もつ。

【００１５】ハウジング１は、少なくとも、対物光学系
１１と、接眼光学系１３と、像安定化装置１００とを収
容する。本実施形態では、ハウジングと前述した中間光
学系とは、相対的に角度変位可能な関係にある。

【００１６】像安定化装置１００は、図２、３に示すよ
うに、中間光学系１２を、ハウジング１に対して、二つ
の回転軸により角度変位可能に保持する手段として、中
間光学系１２を予め定めた可動範囲で二つの回転軸の周
りに角度変位できるように保持するジンバル懸架機構１
１０と、中間光学系１２について、慣性系に対する姿勢
を維持させる制御を行う制御手段として機能する制御系
２００と、保持する手段により角度変位可能に保持され
る中間光学系１２の角度変位の範囲を制限する手段とし
て機能する可動範囲制限部１５０とを備える。また、本
実施形態では、前述した可動範囲の制限する範囲の大き
さを変更するための指示操作を受け付ける操作部３００
と、後述するよう防振モードの表示を少なくとも行う表
示部４００とを備える。なお、前述した制御系２００
は、本実施形態の場合、可動範囲制限部１５０について
の可動範囲の大きさを変更することについての制御をさ
らに行う。

【００１７】制御系２００は、角速度検出部１２１およ
び１２２と、角度変位検出部１４１および１４２を有す
る。角速度検出部１２１および１２２は、中間光学系１
２について各回転軸において生じる角度変位の角速度を
検出する。角度変位検出部１４１および１４２は、中間
光学系１２について各回転軸において生じる角度変位を
検出する。また、制御系２００は、中間光学系１２に対
して、前記各回転軸周りの回動トルクを与える手段とし
て、アクチュエータ部１３１および１３２を有する。ま
た、制御系２００は、角速度検出部１２１、１２２なら
びに角度変位検出部１４１、１４２からの信号と、操作
部３００からの指示信号とに基づいて制御信号を生成し
てアクチュエータ部１３１および１３２を制御する制御
部２２０を有する。これにより、中間光学系１２の光軸
を、原点（対物光学系１１の光軸）方向に回動させる制
御を行う。また、制御系２００は、検出部からの信号を
増幅する増幅器２１１および２１２と、防振モードの設
定状態を記録する記録部２３０とを有する。

【００１８】この角度変位検出部１４１および１４２
は、例えば、回転軸にロータリーエンコーダを設けるこ
とで実現することができる。

【００１９】図２（ａ）は、像安定化装置を正面から見
た構造を示す説明図である。また、図２（ｂ）は、像安
定化装置を上方から見た構造を示す説明図である。

【００２０】ジンバル懸架機構１１０は、Ｘ方向を回転
軸とする外側のジンバル懸架部材１１１と、Ｙ方向を回
転軸とする内側のジンバル懸架部材１１２とを有する。
内側のジンバル懸架部材１１２は外側のジンバル懸架部
材１１１によって回動可能に支持される。外側のジンバ
ル懸架部材１１１は、ハウジング１に固定された軸受部
（不図示）によって回動可能に支持される。内側のジン
バル懸架部材１１２は、正立プリズム１２Ｒおよび１２
Ｌを保持する正立プリズム保持部を備える。このような
構成により、ハウジング１が振動やパンニング／チルテ
ィング等した場合には、慣性力により、ジンバル懸架部
材１１１，１１２がハウジング１に対して相対的にそれ
ぞれ回動し、正立プリズム１２Ｒおよび１２Ｌの向きを
慣性系に対して中間光学系の光軸が変化しないように維
持する。

【００２１】角速度検出部１２１および１２２は、内側
のジンバル懸架部材１１２に取り付けられる。Ｘ方向お
よびＹ方向の各回転軸において生じる角速度をそれぞれ
検出する。角速度検出部１２１および１２２は、角速度
センサとして、例えば、圧電振動ジャイロセンサを用い
ることができる。具体的には、円柱状の柱状振動子と、
複数個の圧電セラミックとを有し、柱状振動子の側面に
２個以上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構成され、コリオリの力
を検出するものである。

【００２２】角度変位検出部１４１および１４２は、ジ
ンバル懸架機構１１０のＸ方向およびＹ方向の各回転軸
の末端に備えられる。これにより、ジンバル懸架機構１
１０のＸ方向およびＹ方向の各回転軸の角度変位を検出
する。

【００２３】アクチュエータ部１３１および１３２は、
ジンバル懸架機構１１０のＸ方向およびＹ方向の各回転
軸をそれぞれ回転駆動する。回転駆動の方向は、慣性力
により回動したジンバル懸架部材１１１，１１２の正立
プリズム１２Ｒ，１２Ｌの光軸を、原点（対物光学系１
１の光軸）に一致させる方向である。アクチュエータ部
１３１および１３２は、例えば、サーボ機構により構成
することができる。

【００２４】可動範囲制限部１５０は、中間光学系１２
の角度変位と共にハウジング１に対して相対変位する部
材として機能する突起部材１５３と、突起部材１５３が
変位可能な空間の大きさを制限する部材として機能する
可動範囲制限部材１５１とを備える。突起部材１５３
は、内側のジンバル懸架部材１１２に固定され、可動範
囲制限部材１５１はハウジング１に固定されている。

【００２５】この可動範囲制限部材１５１は、枠体１５
１ａと、その内側に設けられる、開口の大きさが可変の
絞り機構１５２とを有する。本実施形態では、前述した
制御系２００からの指示に応じて動作する絞り機構１５
２によって決定される開口の大きさにより、突起部材１
５３が変位することができる変位可能空間の大きさを規
定することができる。この変位可能空間の大きさ、すな
わち、余裕空間の大きさを変更することで、ジンバル懸
架部材１１２の変位の範囲を規定し、変位可能空間の範
囲内では防振機能を作用させ、変位可能空間の範囲を超
えるような角度変位がある場合には、防振機能よりも、
追従機能を優先することになる。

【００２６】なお、絞り機構を設けずに、枠体１５１ａ
のみで、可動範囲を制限する構成とすることも可能であ
る。その場合、可動範囲の変更は、枠体１５１ａの内寸
を変更するか、内寸の異なる枠体に交換することにより
可能である。また、後述する他の実施形態において示す
ように、アクチュエータ部による電気的なロックを併用
することによっても実現することができる。

【００２７】この可動範囲制限部材１５１では、絞り機
構１５２が、制御部２２０の指示に従って、内口径を同
心状に変化させることにより、可動範囲の大きさを変え
ることができる。絞り機構１５２には、制御系２００か
らの指示に従って、絞り機構１５２を駆動させる絞り機
構駆動部（不図示）が備えられている。可動範囲制限部
材１５１は、ハウジング１に固定される。

【００２８】また、可動範囲制限部１５０では、可動範
囲の制限を段階的に行う構成と、連続的に行う構成との
いずれとすることもできる。

【００２９】制御部２２０は、例えば、コンピュータに
より構成され、内部には、ＣＰＵ（不図示）、記憶部２
３０が配置されている。記憶部２３０には、電源オンに
伴ってＣＰＵに読み込まれて、実行されるプログラム等
が格納されている。制御部２２０は、このプログラムを
実行することにより、信号増幅部２１１および２１２に
より増幅された角速度検出信号および角度変位検出信号
を受け取って、ジンバル懸架部材１１１，１１２の向き
を原点方向に戻すための制御信号を作成し、アクチュエ
ータ部１３１および１３２に出力する。また、制御部２
２０は、後述する、メインボタン３１０および防振モー
ド選択ボタン３３０から、防振モードをオンとする出
力、あるいは、防振モードを切り替えることを指示する
信号の出力があった場合は、可動範囲制限部材１５１の
絞り機構駆動部に対し、選択された防振モードに対応す
る可動範囲を規定する内口径となるように絞り機構１５
２を駆動させる制御信号を出力する。

【００３０】操作部３００は、図６に外観構成を示すよ
うに、モード指示のための操作を受け付けるメインボタ
ン３１０と、防振モード選択ボタン３３０と、遷移モー
ドオン／オフレバー３２０と、電源オフボタン３４０と
を備える。これらは、操作可能な場所であればハウジン
グ１のどの位置に設けることも可能である。図６では、
操作部３００は、ハウジング１の上面に配置されてい
る。少なくとも、メインボタン３１０は、ハウジング１
のユーザに手持ちされる部分である手持ち部に配置され
る。遷移モードオン／オフレバー３２０は、例えば、ハ
ウジング１のユーザに手持ちされる部分に配置すること
や、接眼レンズ周辺の鏡筒端面に配置することが可能で
ある。このような配置とすることにより、ユーザが、双
眼鏡による観察を行いつつ、モード切替等を容易に行い
得る効果がある。操作部３００は、図３に示すように、
それぞれのボタンが制御部２２０に接続され、それぞれ
のボタンが操作された場合に、対応する信号が制御部２
２０に送られる。

【００３１】メインボタン３１０は、一つの操作部にお
いて、複数の指示部として機能する。すなわち、電源オ
ンのスイッチ３１０ａと、防振モードオン／オフスイッ
チ３１０ｂと、防振モード切替スイッチ３１０ｃとして
機能する。遷移モードオン／オフレバー３２０は、この
レバーを回動させて、オン／オフを切り替えることによ
り、メインボタン３１０のスイッチの動作モードを切り
替えることができる。このメインボタン３１０および遷
移モードオン／オフレバー３２０による、本実施形態の
像安定化装置の動作モードについては、後述する。

【００３２】電源オフボタン３４０は、これについて押
下されると、電源をオフして、像安定化装置の動作を終
了する。また、防振モード選択ボタン３３０が設けられ
ている。これは、このボタンにより、防振モードを直接
切換可能とするためのものである。従って、省略するこ
ともできる。

【００３３】表示部４００は、制御系２００からの出力
に応じて、双眼鏡の状態を示す情報を、ユーザに示すた
めの表示を行う表示装置を有する。表示される情報とし
ては、具体的には、選択された防振モードの表示が挙げ
られる。また、表示装置としては、具体的には、液晶表
示装置が挙げられる。表示部４００において用いられる
表示装置は、液晶表示装置に限られない（ＬＥＤでもＥ
Ｌでも可能である）。

【００３４】次に、本実施の形態の双眼鏡における、像
安定化のための制御の基本的な考え方を述べる。

【００３５】本実施の形態の双眼鏡は、ユーザ自体が静
止している状態での手ブレによる振動のような、比較的
小振幅／低振動数の振動に対する防振モード１と、船、
自動車等の乗り物に乗っている場合に、その乗り物から
受ける振動のような、広範囲の振幅および振動数を含む
全振幅／振動数の範囲の振動に対する防振モード２との
２つの防振モードに対応する機能を有する。防振モード
を設定している理由は次の通りである。すなわち、防振
動作を機能させる場合、ハウジングに対する中間光学系
の角度変位がかなり大きくなることが起こり得る。前述
したように、双眼鏡にパンニング／チルティング等の大
きな運動が生じた場合、中間光学系に対する防振動作が
機能して、中間光学系の姿勢を慣性系に対して維持する
ようにアクチュエータが作用する。その結果、ハウジン
グに対する中間光学系の角度変位が大きくなり、ついに
は、目標を追従することができなくなる。このような事
態を避けるため、本発明では、防振動作の動作範囲を制
限する防振モードを想定して、設定された防振モードに
ついて定められている範囲で、防振機能が作用するよう
に制御される。防振モードは、１以上、必要に応じて、
複数モード設定することが可能となる。

【００３６】１モードでは、中間光学系の可動範囲を一
つの制限範囲に制限することを意味する。このモードを
オンとすることで、中間光学系の可動範囲が制限され
る。また、オフの場合には、制限されないこととなる。

【００３７】本実施形態では、前述したように二つの防
振モードが設定されている。これは、防振の対象となる
振動の態様を二つ想定したもので、それぞれに対応する
防振動作を実現することができる。従って、３以上のモ
ードを設定することもできる。これにより、よりきめ細
かく防振動作を行わせることができる。例えば、防振モ
ード２では、±５°程度の範囲での角度変位を想定して
いる。一方、防振モード１では、それより小さい範囲、
例えば、±２°程度での角度変位を想定している。

【００３８】なお、各防振モード共に、防振制御の基本
的な考え方は同じである。すなわち、ハウジング１に
は、手ブレ等の外部からの振動が加わる。これに対し
て、ハウジング１内部においてジンバル懸架機構１１０
に保持された正立プリズム１２Ｒおよび１２Ｌには、そ
の慣性により、ハウジング１に対して回動し、角速度が
生じる。この角速度は、角速度検出部１２１、１２２に
おいて検出され、それぞれから角速度を示す信号が出力
される。また、回転軸の角度変位は、角度変位検出部に
よって検出され、Ｘ，Ｙ軸それぞれの角度変位を示す信
号が出力される。

【００３９】本実施形態では、上記角速度、角度変位の
検出信号に基づいて、アクチュエータ部１３１および１
３２に制御信号を出力し、正立プリズム１２Ｒおよび１
２Ｌの姿勢を原点に戻す、すなわち正立プリズム１２Ｒ
および１２Ｌの光軸を対物レンズ１１Ｒ、１１Ｌの光軸
に一致させるようにジンバル懸架部材１１１，１１２を
回動させる。

【００４０】図３を参照しながら、本実施の形態の双眼
鏡における、防振モード１および防振モード２に共通の
制御方法について説明する。

【００４１】制御部２２０は、角速度検出部１２１およ
び１２２からそれぞれ出力される角速度検出信号ω_xお
よびω_yを、それぞれ信号増幅部２２１により増幅した
後、受け取る。受け取った角速度検出信号ω_xおよびω_y
に基づいて、アクチュエータ部１３１および１３２を動
作させる操作信号を生成して、アクチュエータ部１３１
および１３２に出力することにより、角速度によるフィ
ードバック制御を行う。同時に、制御部２２０は、角度
変位検出部１４１および１４２から出力される角度変位
検出信号θ_xおよびθ_yを、信号増幅部２２２により増幅
した後、受け取る。受け取った角度変位検出信号θ_xお
よびθ_yに基づいて、アクチュエータ部１３１および１
３２を動作させる操作信号を生成して、アクチュエータ
部１３１および１３２に出力することにより、角度変位
によるフィードバック制御を行う。

【００４２】これら角速度によるフィードバック制御
と、角度変位によるフィードバック制御により、アクチ
ュエータ部１３１および１３２が動作して、正立プリズ
ム１２Ｒおよび１２Ｌの姿勢を原点に戻す制御が行われ
る。角速度によるフィードバック制御は、角度変位によ
るフィードバック制御よりも精密な制御動作を行うこと
ができるため、両者のフィードバック制御を合わせて行
うことにより、精密な制御（微サーボ）と粗い制御（粗
サーボ）とで精度良く正立プリズム１２Ｒおよび１２Ｌ
の姿勢を原点に戻すことができる。

【００４３】次に、図５を参照しながら、可動範囲制限
部１５０を用いた、防振性能とパンニング／チルティン
グ性能の最適化を図る方法ついて説明する。なお、突起
部材１５３の直径はｒ₀であるとする。

【００４４】図５（ａ）は、電源がオフになっている状
態、および、防振モードがオフとなっている状態であ
る。この状態では、ジンバル懸架機構１１０に備えられ
た不図示のロック機構が作用し、ジンバル懸架部材１１
１，１１２は回動しないロック状態となる。これによ
り、中間光学系１２は、ハウジング１に対して固定され
た状態となり、像安定化装置が作用しない、この種の装
置を有しない通常の双眼鏡を使用する場合と同様とな
る。なお、可動範囲制限部材１５１の可変絞り機構１５
２は、開口を閉じる方向に絞りが動作して、突起部材１
５３を拘束する。このとき、絞り機構の内口径はｒ₀で
あり、突起部材１５３の直径ｒ₀と等しくなって、固定
された状態となる。

【００４５】図５（ｂ）は、電源がオンになり、防振モ
ード１が選択された状態である。この状態では、ジンバ
ル懸架機構１１０に備えられた不図示のロック機構が解
除され、ジンバル懸架部材１１１，１１２は慣性力によ
り回動する。可動範囲制限部材１５１の絞り機構１５２
は、制御部２２０からの制御信号に従って、絞り機構１
５２を予め定められた内口径ｒ₁に開口するように駆動
される。この内口径ｒ₁は、静止状態での手ブレによる
振動のような、比較的小振幅／低振動数の振動に適した
可動範囲内となるように予め定められる。例えば、正立
プリズム１２Ｒおよび１２Ｌの角度変位が、±２°程度
の範囲となるように可動範囲を決める。

【００４６】ジンバル懸架機構１１０は、突起部材１５
３が、絞り機構１５２の当該予め定められた内口径ｒ₁
を構成する絞りの端部に接触しない範囲（余裕空間内）
であれば、自由に可動できる。内側のジンバル懸架部材
１１２に備えられた正立プリズム１２Ｒおよび１２Ｌ
も、ジンバル懸架機構１１０と一体となって可動する。
したがって、本実施の形態の双眼鏡は、静止状態での手
ブレによる振動のような、比較的小振幅／低振動数の振
動に対して、防振性を発揮することができる。

【００４７】また、突起部材１５３が、絞り機構１５２
の当該予め定められた内口径ｒ₁を構成する絞りの端部
に接触し、ジンバル懸架機構１１０の角度変位が制限さ
れた場合は、内側のジンバル懸架部材１１２に備えられ
た正立プリズム１２Ｒおよび１２Ｌの角度変位も制限さ
れる。すなわち、正立プリズム１２Ｒおよび１２Ｌにつ
いての慣性系に対する姿勢維持動作が制限され、ハウジ
ングの変位にともなって変位することとなる。従って、
防振モード１の状態にある本実施の形態の双眼鏡は、防
振機能を予め想定する範囲内で機能させた状態で、パン
ニング／チルティング時の画面の追従性を発揮できる。

【００４８】このようにして、防振モード１にあるとき
は、手ブレ程度の外部振動に対する防振性能を予め想定
している範囲内において確保しつつ、パンニング／チル
ティング時の画面の追従性を高めることができる。

【００４９】図５（ｃ）は、防振モード２が選択された
状態である。可動範囲制限部材１５１の絞り機構１５２
は、制御部２２０からの制御信号に従って、全開となる
ように駆動される。絞り機構１５２が全開となるときの
内口径ｒ₂は、船や自動車等の乗り物に乗っている場合
に受ける外部振動であれば可動範囲内となるように予め
定められている。例えば、正立プリズム１２Ｒおよび１
２Ｌの角度変位として、±５°程度の範囲内に定められ
る。

【００５０】ジンバル懸架機構１１０は、突起部材１５
３が、絞り機構１５２の全開時の内口径ｒ₂を構成する
絞りの端部に接触しない範囲であれば、自由に可動でき
る。内側のジンバル懸架部材１１２に備えられた正立プ
リズム１２Ｒおよび１２Ｌは、角度変位可能の状態で、
慣性系に対してその姿勢維持が可能となる。したがっ
て、本実施の形態の双眼鏡は、船や自動車等の乗り物に
乗っている場合に受ける外部振動の程度の振動に対して
まで、防振性を発揮することができる。

【００５１】このようにして、防振モード２にあるとき
は、船や自動車等の乗り物に乗っている場合に受ける外
部振動程度の振動に対しても十分な防振性能を発揮する
ことができる。

【００５２】次に、本実施の形態の双眼鏡における、防
振モードを起動および選択するときの操作について説明
する。本実施形態では、防振モードの起動および選択の
操作は、通常モードと、遷移モードとの二種類を想定し
ている。

【００５３】まず、通常モードについて説明する。ま
ず、メインボタン３１０の設定状態は、例えば、図示し
ないレジスタ群に保持され、操作が行われる毎に、その
状態が順次変更される。その変更のパターンは、予め定
められている。まず、メインボタン３１０が最初に押下
されると、電源オンのスイッチ３１０ａとして機能す
る。次に、遷移モードオン／オフレバー３２０がオフの
場合に押下されると、防振モードオン／オフスイッチ３
１０ｂとして機能して、押す毎に防振オン、オフの状態
が切り替わる。

【００５４】メインボタン３１０が押されると、電源
（不図示）がオンとなり、制御部２２０などに電力が供
給される。制御部２２０は、記憶部２３０から起動時の
プログラムを読み込んで、防振モードを待機状態とし、
メインボタン３１０を防振モードのオン／オフを受け付
ける機能に切替える。この待機状態で、防振モード選択
ボタン３３０が操作されると、制御部は、起動時のプロ
グラムにしたがって、いずれか一方の防振モード（例え
ば、防振モード１）を起動する。そして、可動範囲制限
部１５０に対し、絞り機構１５２を予め定めた内口径に
開閉させる操作信号を出力する（防振モードに応じた出
力信号を送る）。これにより、図５（ｂ）および（ｃ）
に示されるように、可動範囲制限部１５０の制御が行わ
れる。防振モード１を起動した状態で、防振モード選択
ボタン３３０が操作されると、もう一方の防振モード
（例えば、防振モード２）に切り替わる。

【００５５】なお、防振モードがオフされた場合には、
制御部２２０は、記憶部２３０から制御プログラムを読
み出して、アクチュエータ部１３１および１３２に対し
角度変位を原点に戻させる操作信号を生成して出力し、
次いで、可動範囲制限部１５０に対し絞り機構１５２を
閉じさせる操作信号を出力する。これにより、防振モー
ドは待機状態となる。

【００５６】次に、遷移モードについて説明する。これ
は、遷移モードオン／オフレバー３２０がオンに設定さ
れた場合に動作するモードである。

【００５７】通常の操作における防振モードが起動した
状態で、遷移モードオン／オフレバー３２０がオンの位
置にされると、制御部２２０は、メインボタン３１０の
機能を、防振モードオン／オフ機能から、遷移モードオ
ン／オフ機能へ排他的に変更する。遷移モードオンとな
っている場合に、メインボタン３１０が押されると、防
振モード切替スイッチ３１０ｃとして機能し、制御部２
２０は、押下される毎に、防振モード１と防振モード２
とを交互に切替える。そして、可動範囲制限部１５０に
対し、絞り機構１５２の内口径が選択された防振モード
に対応する内口径となるように、絞り機構１５２を開閉
させる操作信号を出力する。

【００５８】遷移モードオン／オフ機能を備えたことに
より、防振モード１と防振モード２とは、観察したまま
瞬時に切り替え可能となり、例えば、防振モード２の設
定時に急に鳥や飛行機などが視界に入りパンニング／チ
ルティング操作が必要となった場合でも、スムーズに防
振モード１に切り替えて使用でき、使い勝手が良くな
る。

【００５９】次に、通常の操作と遷移モードを利用した
操作とにおいて、共通する内容を説明する。

【００６０】防振モードの設定状態は、操作部３００か
らの指示に応じて制御部２２０において処理され、その
結果を表示部４００に出力される。

【００６１】電源オフボタン３４０の操作がされると、
制御部２２０は、現在の防振モードの状態を記録部２３
０へ記録し、電源をオフにする。記録部２３０に記録さ
れた現在の防振モードの設定状態は、次回防振モードを
起動した際に再現される。

【００６２】なお、遷移モードオン／オフレバー３２０
は、複数位置で防振モードが切り替わるダイヤルとする
こともできる。この場合、電源オン時に、コマンドダイ
ヤルを切り替えることにより、複数の防振モードから任
意の防振モードを選択することができる。コマンドダイ
ヤルとすると、防振モードのモード数が多くなった場合
でも、切り替えが簡単であるので使い勝手が良い。ま
た、回転角度位置でモード状態が判別できるため、防振
モードの状態を表示する表示部４００を省略することも
できる。

【００６３】保持機構は、ジンバル懸架機構に限られな
い。角度変位可能に中間光学系を保持可能であればよ
い。

【００６４】可動範囲制限部材１５１は、可動範囲に相
当する溝が設けられた可動範囲制限部材に、制御部２２
０の指示を受けて、可動範囲に相当する溝をさらに狭め
る制限ポールを挿入する構造とし、この溝に突起部を挿
入することにより可動範囲を可変とすることもできる。
また、段階的な深さを有する溝を設け、突起部の挿入深
さの調整により可動範囲を可変とすることもできる。可
動範囲制限部材をジンバル懸架機構１１０に取り付け、
突起部をハウジング１に固定するようにしてもよい。

【００６５】前述した実施形態では、中間光学系の角度
変位の範囲を可動範囲制限部１５０により機械的に行っ
ている例について説明した。しかし、本発明はこれに限
られない。例えば、可動範囲制限部１５０による可動範
囲の制限を電気的作用により行うこともできる。また、
機械的な制限機構と、電気的な制限機能とを組み合わせ
ることもできる。

【００６６】電気的に制限するものとして、アクチュエ
ータ部１３１が、予め定められた角度範囲を越えて回動
した場合、予め定められた駆動範囲を越えて回動しない
ようにアクチュエータ部１３１への駆動出力を制御する
方法を提供する。これにより、アクチュエータ部１３１
をロックして、手ブレ程度の防振性能を損なうことな
く、パンニング／チルティング時の追従性を高めること
ができる。

【００６７】図４に示すように、防振モード１および２
それぞれについて、アクチュエータ部１３１の駆動によ
る中間光学系の角度変位可能な範囲θ_V1およびθ_V2を予
め決めておく。角度変位検出部１４１から出力される角
度変位検出信号θ_xの値が、駆動を認める範囲θ_V1およ
びθ_V2に含まれるか判断して、角度変位検出信号θ_xの
値がその範囲の限界に至ったときは、その範囲外に変位
しないように、アクチュエータ部１３１の駆動をロック
する。実際には、角度変位検出信号θ_xに対応する出力
電圧が、角度変位を認める範囲θ_V1およびθ_V2に対応す
る電圧範囲V₁およびV₂に含まれるか否かの判断をするこ
とにより可動範囲の制限を行う。

【００６８】また、アクチュエータ部１３２について
も、角度変位検出部１４２から出力される角度変位検出
信号θ_yの値と同様に可動範囲の制限を行う。

【００６９】図４に示すように、防振モード１の出力電
圧の範囲を、防振モード２の出力電圧の範囲よりも狭い
範囲に予め決めておけば、防振モード１では、静止状態
での手ブレによる振動のような、小振幅／低振動数の振
動については、予め想定した程度、例えば、手ブレ程度
の外部振動に対する防振性能を確保しつつ、パンニング
／チルティング時の画面の追従性を良好に発揮すること
ができる。また、防振モード２では、予め想定した程
度、例えば、船等の乗り物に乗っている時に受ける振動
程度の外部振動に対する防振性能を確保しつつ、パンニ
ング／チルティング時の画面の追従性を、可動制限を行
わない場合に比べて良好に発揮することができる。

【００７０】次に、図４に示した電気的な作用により、
可動範囲の制限を行う機能と、機械的な可動範囲の制限
を行う機能との組み合わせについて、説明する。この組
み合わせとしては、例えば、前述した枠体１５１ａを防
振モード２に対応する可動範囲制限を行う機構とし、こ
の範囲内で、前述した可変絞り機構１５２により行われ
る可動範囲制限機能を、防振モード１に対応する可動範
囲制限を行う機能として組み合わせることができる。こ
のようにすると、機械式のみの制限機構に比べて応答性
が高くなるため、使い勝手が向上する。また、機械的な
制限を最終的な限界として設けておき、それに至るまで
に、緩やかに制限を行うように電気的な制限を組み合わ
せることもできる。すなわち、機械的な制限の限界に近
接するまで、角度変位に対して制動をかけるように機能
させることができる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、予め想定した程度の外
部振動に対する防振性能を確保しつつ、パンニング／チ
ルティング時の追従性を高めた像安定化装置等を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る双眼鏡の内
部構造についての説明図である。

【図２】図２（ａ）は本発明の一実施形態に係る像安定
化装置の構造を示す正面図、図２（ｂ）は、その平面図
である。

【図３】図３は、本発明の一実施形態において用いられ
る制御系の構成について示すブロック図である。

【図４】図４は、本発明の一実施形態のアクチュエータ
の可動範囲の制限動作について示す説明図である。

【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態の
可動範囲制限部における可変絞り機構の動作状態を示す
説明図である。

【図６】本発明の一実施形態に係る双眼鏡の上面図であ
る。

【符号の説明】

１…ハウジング、１０…双眼光学系、１１Ｌ、１１Ｒ…
対物レンズ、１２Ｌ、１２Ｒ…正立プリズム、１３Ｌ、
１３Ｒ…接眼レンズ、１００…像安定化装置、１１０…
ジンバル懸架機構、１１１、１１２…ジンバル懸架部
材、１１３Ｌ、１１３Ｒ…正立プリズム保持部、１２
１、１２２…角速度検出部、１３１、１３２…アクチュ
エータ部、１４１、１４２…角度変位検出部、１５０…
可動範囲制限部、１５１…可動範囲制限部材、１５１ａ
…枠体、１５２…可変絞り機構、１５３…突起部材、２
００…制御系、２１１、２１２…信号増幅部、２２０…
制御部、２３０…記憶部、３００…操作部、３１０…メ
インボタン、３２０…遷移モードオン／オフレバー、３
３０…防振モード選択ボタン、３４０…電源オフボタ
ン、４００…表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対物光学系と、接眼光学系と、前記対物
光学系と前記接眼光学系との中間に配される中間光学系
と、前記対物光学系、前記接眼光学系および前記中間光
学系を収容するハウジングとを有する光学装置に搭載さ
れる像安定化装置であって、前記中間光学系の慣性系に対する姿勢を維持させるため
に、前記中間光学系を、前記ハウジングに対して二つの
回転軸により角度変位可能に保持する保持手段と、前記保持手段による前記中間光学系の前記角度変位を制
御して、前記中間光学系の前記ハウジングに対する姿勢
を維持させる制御を行う制御手段と、前記保持手段による前記中間光学系の角度変位の範囲を
制限する角度変位範囲制限手段とを備えることを特徴と
する像安定化装置。
【請求項２】請求項１に記載の像安定化装置におい
て、前記角度変位範囲制限手段は、前記ハウジングに対して
前記中間光学系と共に相対変位する変位部材と、前記変
位部材が変位可能な空間の大きさを制限する制限部材と
を有することを特徴とする像安定化装置。
【請求項３】請求項２に記載の像安定化装置におい
て、前記変位部材は、基端が前記保持手段に取り付けられた
突起部材であり、前記制限部材は、前記突起部材が挿通
される枠体であり、該枠体の内寸により前記変位可能な
空間を規定することを特徴とする像安定化装置。
【請求項４】請求項２および３のいずれか一項に記載
の像安定化装置において、前記変位部材と前記制限部材との間に生じる余裕空間の
大きさを変更する余裕空間変更手段をさらに備えること
を特徴とする像安定化装置。
【請求項５】請求項４に記載の像安定化装置におい
て、前記余裕空間変更手段は、前記余裕空間の大きさを段階
的に変更する変更機構と、前記余裕空間の大きさを選択
指示する操作を受け付ける受付手段と、該受付手段が受
け付けた前記選択指示操作に応じて、前記変更機構に変
更動作を行わせる変更指示手段とを有することを特徴と
する像安定化装置。
【請求項６】請求項４に記載の像安定化装置におい
て、前記余裕空間変更手段は、開口の大きさを連続的に変更
可能な可変絞り機構と、前記余裕空間の大きさを選択指
示する操作を受け付ける受付手段と、該受付手段が受け
付けた前記選択指示操作に応じて、前記可変絞り機構
に、前記開口の大きさを変更させる動作を行わせる変更
指示手段とを有することを特徴とする像安定化装置。
【請求項７】請求項５および６のいずれか一項に記載
の像安定化装置において、前記受付手段は、指示操作を受け付けるための部材と、
該部材に対する指示操作に応じて、前記変更指示手段に
対して変更動作を指示する信号を出力する手段とを有す
ることを特徴とする像安定化装置。
【請求項８】請求項１に記載の像安定化装置であっ
て、前記中間光学系について前記回転軸のそれぞれにおいて
生じる角度変位を検出する検出手段をさらに備え、前記角度変位範囲制限手段は、前記検出手段の検出した
角度変位が予め定めた範囲に至ると、前記保持手段によ
る前記中間光学系の前記角度変位をロックするよう前記
制御手段に指示することを特徴とする像安定化装置。
【請求項９】請求項８に記載の像安定化装置におい
て、前記角度変位範囲制限手段は、制限する前記角度変位の
範囲として複数の範囲を選択可能であり、前記複数の範囲からいずれかの範囲を選択指示する操作
を受け付ける受付手段と、前記制限する角度変位範囲を
該受付手段が受け付けた範囲とする角度範囲設定手段と
を有することを特徴とする像安定化装置。
【請求項１０】請求項９に記載の像安定化装置におい
て、前記受付手段は、前記選択指示操作を受け付けるための
部材と、該部材に対する指示操作に応じて、前記角度範
囲設定手段に対して選択された角度範囲を指示する信号
を出力する手段とを有することを特徴とする像安定化装
置。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか一項に記載
の像安定化装置と、対物光学系と接眼光学系とそれらの間に配される前記中
間光学系とをそれぞれ左右一対ずつ含む双眼光学系と、前記双眼光学系を格納するハウジングとを有することを
特徴とする双眼鏡。
【請求項１２】請求項１〜１０のいずれか一項に記載
の像安定化装置と、前記対物光学系と、前記接眼光学系と、前記中間光学系
と、前記対物光学系と前記接眼光学系と前記中間光学系とを
格納するハウジングとを有することを特徴とする単眼
鏡。