JP3417447B2 - 像安定化装置 - Google Patents
像安定化装置Info
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/16—Housings; Caps; Mountings; Supports, e.g. with counterweight
- G02B23/18—Housings; Caps; Mountings; Supports, e.g. with counterweight for binocular arrangements
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
- G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
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- Adjustment Of Camera Lenses (AREA)
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Description
【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。
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、車輛等の振
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。
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、車輛等の振
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。
【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。
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。
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。
【０００５】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。
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。
【０００６】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。
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。
【０００７】また、上記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（貫性系）に対して
固定する像安定化装置においては、外部からの衝撃等の
原因によりあるいは故障によりジンバル懸架手段が基準
位置以外の位置でメカ的にロック状態となってしまうお
それがある。このような状態となった場合に制御系をそ
のまま可動させておくと、ジンバル懸架手段を基準位置
に戻そうとして駆動モータ等のアクチュエータに過大電
力が供給され、このアクチュエータを傷める原因ともな
りかねない。
制御して正立プリズムの姿勢を地球（貫性系）に対して
固定する像安定化装置においては、外部からの衝撃等の
原因によりあるいは故障によりジンバル懸架手段が基準
位置以外の位置でメカ的にロック状態となってしまうお
それがある。このような状態となった場合に制御系をそ
のまま可動させておくと、ジンバル懸架手段を基準位置
に戻そうとして駆動モータ等のアクチュエータに過大電
力が供給され、このアクチュエータを傷める原因ともな
りかねない。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
のであり、ジンバル懸架手段がメカ的にロック状態とな
ったときにおいても、該懸架手段を駆動するアクチュエ
ータの損傷を防止し、この状況を光学装置の操作者に認
識させ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。
のであり、ジンバル懸架手段がメカ的にロック状態とな
ったときにおいても、該懸架手段を駆動するアクチュエ
ータの損傷を防止し、この状況を光学装置の操作者に認
識させ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。
【０００９】また、上記制御系においては、通常、ＣＰ
Ｕ等の電気駆動素子により制御ループが構成されるが、
このような電気駆動素子、特にＣＰＵに供給される駆動
電圧が低下すると、制御系が正常に機能せず誤動作の原
因となり、光学装置を、目的とする被観察体の方向に向
けても、その方向とは異なる方向に位置する物体が見え
てしまう事態にもなりかねない。
Ｕ等の電気駆動素子により制御ループが構成されるが、
このような電気駆動素子、特にＣＰＵに供給される駆動
電圧が低下すると、制御系が正常に機能せず誤動作の原
因となり、光学装置を、目的とする被観察体の方向に向
けても、その方向とは異なる方向に位置する物体が見え
てしまう事態にもなりかねない。
【００１０】本発明はこのような事情をも考慮してなさ
れたもので、上記目的に加え、制御系を構成する電気駆
動素子に供給される電圧が低下した場合においても、光
学装置を向けた方向の被観察体を確実に観察し得る像安
定化装置を提供することを目的とするものである。
れたもので、上記目的に加え、制御系を構成する電気駆
動素子に供給される電圧が低下した場合においても、光
学装置を向けた方向の被観察体を確実に観察し得る像安
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
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て、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し、該ジンバ
ル懸架手段を前記慣性系に固定された基準位置に向けて
戻そうとする対慣性系固定制御を行うフィードバック制
御手段と、前記対慣性系固定制御中における前記アクチ
ュエータを駆動制御するための信号の状態を検出して、
前記ジンバル懸架手段が前記基準位置から外れた位置に
ロックされている基準位置外ロック状態にあるか否かを
判定するロック状態判定手段と、該ロック状態判定手段
により前記ジンバル懸架手段が前記基準位置外ロック状
態にあると判定された際に、前記アクチュエータへの駆
動信号の入力を実質的に停止せしめる駆動信号入力停止
手段と、前記ロック状態判定手段により前記ジンバル懸
架手段が前記基準位置外ロック状態にあると判定された
際に、該基準位置外ロック状態にある旨の警告動作を行
うロック状態警告手段を備えてなることを特徴とするも
のである。前記ロック状態判定手段は、前記角速度情報
検出手段により逐次検出される検出値を所定時間積分し
て得られる積分値を、所定の閾値と比較した結果に基づ
き、前記ジンバル懸架手段が前記基準位置外ロック状態
にあるか否かを判定するものであることが好ましい。ま
た、前記フィードバック制御手段は、前記積分値をフィ
ードバックして前記対慣性系固定制御に用いるものであ
ることが好ましい。また、前記フィードバック制御手段
を構成する電気駆動素子に供給される駆動電圧のレベル
を検出する電源電圧検出手段と、該電源電圧検出手段に
より検出された電圧値が所定レベル未満であるか否かを
判定する電源電圧判定手段と、該電源電圧判定手段によ
り前記電圧のレベルが所定レベル未満であると判定され
た際に、前記アクチュエータへの駆動信号の入力を実質
的に停止せしめる駆動信号入力停止手段と、該電源電圧
判定手段により前記電圧のレベルが所定レベル未満であ
ると判定された際に、該電圧値が低下した旨の警告動作
を行う電圧低下警告手段を備えることが好ましい。
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て、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し、該ジンバ
ル懸架手段を前記慣性系に固定された基準位置に向けて
戻そうとする対慣性系固定制御を行うフィードバック制
御手段と、前記対慣性系固定制御中における前記アクチ
ュエータを駆動制御するための信号の状態を検出して、
前記ジンバル懸架手段が前記基準位置から外れた位置に
ロックされている基準位置外ロック状態にあるか否かを
判定するロック状態判定手段と、該ロック状態判定手段
により前記ジンバル懸架手段が前記基準位置外ロック状
態にあると判定された際に、前記アクチュエータへの駆
動信号の入力を実質的に停止せしめる駆動信号入力停止
手段と、前記ロック状態判定手段により前記ジンバル懸
架手段が前記基準位置外ロック状態にあると判定された
際に、該基準位置外ロック状態にある旨の警告動作を行
うロック状態警告手段を備えてなることを特徴とするも
のである。前記ロック状態判定手段は、前記角速度情報
検出手段により逐次検出される検出値を所定時間積分し
て得られる積分値を、所定の閾値と比較した結果に基づ
き、前記ジンバル懸架手段が前記基準位置外ロック状態
にあるか否かを判定するものであることが好ましい。ま
た、前記フィードバック制御手段は、前記積分値をフィ
ードバックして前記対慣性系固定制御に用いるものであ
ることが好ましい。また、前記フィードバック制御手段
を構成する電気駆動素子に供給される駆動電圧のレベル
を検出する電源電圧検出手段と、該電源電圧検出手段に
より検出された電圧値が所定レベル未満であるか否かを
判定する電源電圧判定手段と、該電源電圧判定手段によ
り前記電圧のレベルが所定レベル未満であると判定され
た際に、前記アクチュエータへの駆動信号の入力を実質
的に停止せしめる駆動信号入力停止手段と、該電源電圧
判定手段により前記電圧のレベルが所定レベル未満であ
ると判定された際に、該電圧値が低下した旨の警告動作
を行う電圧低下警告手段を備えることが好ましい。
【００１２】また、前記ロック状態警告手段および／ま
たは前記電圧低下警告手段を、ケースの外部に配された
表示装置とすれば、操作者がその状況を容易に視認する
ことができ、好ましい。
たは前記電圧低下警告手段を、ケースの外部に配された
表示装置とすれば、操作者がその状況を容易に視認する
ことができ、好ましい。
【００１３】さらに、前記ロック状態警告手段および前
記電圧低下警告手段が、ケースの外部に配された１つの
ＬＥＤ表示素子であり、前記ロック状態警告手段として
用いられる場合と前記電圧低下警告手段として用いられ
る場合とで点滅の態様を変化せしめるように構成するこ
とが好ましい。また、上記「点滅の態様」に継続的な点
灯状態も含まれるものとする。
記電圧低下警告手段が、ケースの外部に配された１つの
ＬＥＤ表示素子であり、前記ロック状態警告手段として
用いられる場合と前記電圧低下警告手段として用いられ
る場合とで点滅の態様を変化せしめるように構成するこ
とが好ましい。また、上記「点滅の態様」に継続的な点
灯状態も含まれるものとする。
【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２、３、４および５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。
用いて説明する。図２、３、４および５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６参照）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。
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６参照）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６および図７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６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。
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６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。
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６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６においては、説明の便宜上、上下の
関係が図２〜５のものとは逆となるようにして示されて
いる。
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６においては、説明の便宜上、上下の
関係が図２〜５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。
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1
09からの検出値に基づき、正立プリズム3a，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106 を回動せしめ
る回転駆動モータ105 が取り付けられている。
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1
09からの検出値に基づき、正立プリズム3a，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106 を回動せしめ
る回転駆動モータ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７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。また、ＣＰＵ12には、各種プログラムが格納
されたＲＯＭ12a が接続されている。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７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。
的概念を図７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。また、ＣＰＵ12には、各種プログラムが格納
されたＲＯＭ12a が接続されている。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７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。
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】次に、図８を用いて上記制御ループの詳細
な構成について説明する。なお、この制御ループは速度
（角速度）フィードバックループと位置（角度）フィー
ドバックループの２重の帰還ループから構成されてお
り、また、この制御ループはＣＰＵ12のマイコンプログ
ラムによるソフト的なループとハード的なループの組合
せにより構成されている。
な構成について説明する。なお、この制御ループは速度
（角速度）フィードバックループと位置（角度）フィー
ドバックループの２重の帰還ループから構成されてお
り、また、この制御ループはＣＰＵ12のマイコンプログ
ラムによるソフト的なループとハード的なループの組合
せにより構成されている。
【００２４】まず、速度フィードバックループはジンバ
ル懸架装置70（７,107)の回動軸６,106 周りの角速度ω
を角速度センサ61（８,108 ）により検出し、この検出
値をハード的な増幅器62 により増幅した後、減算器66
および増幅器67を介して上記検出値ωをモータ駆動系68
に負帰還させる（第１の速度フィードバックループ）。
これによりモータ69 に逆向きの回転トルクを発生さ
せ、手ブレ等の振動に抗してジンバル懸架装置70 を元
の姿勢に戻すように、すなわち角速度の大きい振動に対
しては上記正立プリズム3a，3bが地球に対して固定され
るような制御がなされることになる。
ル懸架装置70（７,107)の回動軸６,106 周りの角速度ω
を角速度センサ61（８,108 ）により検出し、この検出
値をハード的な増幅器62 により増幅した後、減算器66
および増幅器67を介して上記検出値ωをモータ駆動系68
に負帰還させる（第１の速度フィードバックループ）。
これによりモータ69 に逆向きの回転トルクを発生さ
せ、手ブレ等の振動に抗してジンバル懸架装置70 を元
の姿勢に戻すように、すなわち角速度の大きい振動に対
しては上記正立プリズム3a，3bが地球に対して固定され
るような制御がなされることになる。
【００２５】また、この速度フィードバックループでは
角速度センサ61により検出された検出値を減算器63およ
び増幅器64を介して積分器65に入力せしめ、この後積分
器65からの出力値を減算器66において上記増幅器62から
直接入力された検出値を減算し、その減算結果をこのモ
ータ駆動系68に負帰還させている（第２の速度フィード
バックループ）。このように角速度センサ61による検出
値を積分器65を介して負帰還させることで速度指令に対
して定常偏差が０の場合でも、すなわちフィードバック
ループの速度入力値と速度出力値が等しい場合でも制御
系を機能させることができ、これとともにループゲイン
を２重にできるためジンバル懸架装置70の高速安定化を
図る（スタビ精度を上げる）ことができる。
角速度センサ61により検出された検出値を減算器63およ
び増幅器64を介して積分器65に入力せしめ、この後積分
器65からの出力値を減算器66において上記増幅器62から
直接入力された検出値を減算し、その減算結果をこのモ
ータ駆動系68に負帰還させている（第２の速度フィード
バックループ）。このように角速度センサ61による検出
値を積分器65を介して負帰還させることで速度指令に対
して定常偏差が０の場合でも、すなわちフィードバック
ループの速度入力値と速度出力値が等しい場合でも制御
系を機能させることができ、これとともにループゲイン
を２重にできるためジンバル懸架装置70の高速安定化を
図る（スタビ精度を上げる）ことができる。
【００２６】なお、上記積分器65は入力値を平均化する
機能を有し、その出力値が減算器66において検出角速度
値との間で減算されるため、上記第１の速度フィードバ
ックループの発振を防止するダンパ的機能を有している
ともいえる。
機能を有し、その出力値が減算器66において検出角速度
値との間で減算されるため、上記第１の速度フィードバ
ックループの発振を防止するダンパ的機能を有している
ともいえる。
【００２７】一方、上記位置フィードバックループはジ
ンバル懸架装置70 の回動軸６,106周りの角度位置θを
ポジションセンサ81（９,109 )により検出し、この検出
値をハード的な増幅器82 により増幅し、ソフト的な減
算器83 において、指令信号である、基準の角度位置θ0
と比較減算し、この減算結果をモータ駆動系68 に戻す
ことにより、回転駆動モータ69 (５,105 ）がジンバル
懸架装置70を視軸中点の角度位置θ0に近づけるように
制御するものである。
ンバル懸架装置70 の回動軸６,106周りの角度位置θを
ポジションセンサ81（９,109 )により検出し、この検出
値をハード的な増幅器82 により増幅し、ソフト的な減
算器83 において、指令信号である、基準の角度位置θ0
と比較減算し、この減算結果をモータ駆動系68 に戻す
ことにより、回転駆動モータ69 (５,105 ）がジンバル
懸架装置70を視軸中点の角度位置θ0に近づけるように
制御するものである。
【００２８】上記、制御系においては、本質的には上述
した速度フィードバックループのみによってもジンバル
懸架装置70 の姿勢制御が可能であるが、双眼鏡等の光
学装置においては、大きくパンニングあるいはチルティ
ングを行う場合があり、このような場合に上記速度フィ
ードバックループのみを用いた制御であると、ジンバル
懸架装置70 が大きく回動してケース30 の可動限界端部
に衝突してしまうおそれがある。
した速度フィードバックループのみによってもジンバル
懸架装置70 の姿勢制御が可能であるが、双眼鏡等の光
学装置においては、大きくパンニングあるいはチルティ
ングを行う場合があり、このような場合に上記速度フィ
ードバックループのみを用いた制御であると、ジンバル
懸架装置70 が大きく回動してケース30 の可動限界端部
に衝突してしまうおそれがある。
【００２９】そこで、この位置フィードバックループで
は、ジンバル懸架装置70 が大きく回動したことが検出
された場合、すなわち、ポジションセンサ81 からの検
出値を、減算器83 において所定の比較値（可動限界角
度が±５度であれば、例えば±2.5度）と比較し、その
絶対値が比較値の絶対値よりも大きければ、その差分に
応じた信号をモータ駆動系68 に戻すようにして、ジン
バル懸架装置70 を視軸中点方向に強力に戻すようモー
タ69 を駆動させる。なお、減算器83 は必ずしも設けず
ともよく、ポジションセンサ81 において検出された角
度値自体に比例した値を減算器63 に入力させることも
可能である。
は、ジンバル懸架装置70 が大きく回動したことが検出
された場合、すなわち、ポジションセンサ81 からの検
出値を、減算器83 において所定の比較値（可動限界角
度が±５度であれば、例えば±2.5度）と比較し、その
絶対値が比較値の絶対値よりも大きければ、その差分に
応じた信号をモータ駆動系68 に戻すようにして、ジン
バル懸架装置70 を視軸中点方向に強力に戻すようモー
タ69 を駆動させる。なお、減算器83 は必ずしも設けず
ともよく、ポジションセンサ81 において検出された角
度値自体に比例した値を減算器63 に入力させることも
可能である。
【００３０】これにより、パンニングあるいはチルティ
ング時等において、ジンバル懸架装置70 がケース30 の
可動限端部に衝突する不測の事態を防止するとともに、
パンニングあるいはチルティングを行う場合に、その追
従性を良好なものとしている。ところで、上記ジンバル
懸架部材７,107の回転位置を制御して正立プリズム3a,3
b の姿勢を地球（慣性系）に対して固定する像安定化装
置においては、外部からの衝撃等の原因によりあるいは
故障によりジンバル懸架部材７,107 が基準位置以外の
位置でメカ的にロック状態となってしまうおそれがあ
る。
ング時等において、ジンバル懸架装置70 がケース30 の
可動限端部に衝突する不測の事態を防止するとともに、
パンニングあるいはチルティングを行う場合に、その追
従性を良好なものとしている。ところで、上記ジンバル
懸架部材７,107の回転位置を制御して正立プリズム3a,3
b の姿勢を地球（慣性系）に対して固定する像安定化装
置においては、外部からの衝撃等の原因によりあるいは
故障によりジンバル懸架部材７,107 が基準位置以外の
位置でメカ的にロック状態となってしまうおそれがあ
る。
【００３１】このような状態となった場合に、制御系を
そのまま可動させておくとジンバル懸架部材７,107 を
基準位置に戻そうとして回転駆動モータ５,105 に過大
電力が供給され、この回転駆動モータ５,105 を傷める
原因ともなりかねない。また、上記制御系においては、
ＣＰＵ12 により制御ループが構成されるが、ＣＰＵ12
に供給される駆動電圧が低下すると、制御系が正常に機
能せず誤動作の原因となり、光学装置を、目的とする被
観察体の方向に向けても、その方向とは異なる方向に位
置する物体が見えてしまう事態にもなりかねない。
そのまま可動させておくとジンバル懸架部材７,107 を
基準位置に戻そうとして回転駆動モータ５,105 に過大
電力が供給され、この回転駆動モータ５,105 を傷める
原因ともなりかねない。また、上記制御系においては、
ＣＰＵ12 により制御ループが構成されるが、ＣＰＵ12
に供給される駆動電圧が低下すると、制御系が正常に機
能せず誤動作の原因となり、光学装置を、目的とする被
観察体の方向に向けても、その方向とは異なる方向に位
置する物体が見えてしまう事態にもなりかねない。
【００３２】そこで、本実施例装置においては、ジンバ
ル懸架部材７,107 がメカ的にロックされたか否か、お
よびＣＰＵ12 に供給される電源電圧が所定レベル以下
となったか否かをソフト的に判断し、メカ的にロックさ
れたと判断された場合あるいは電源電圧が所定値以下に
なったと判断された場合には、制御系の動作を停止して
回転駆動モータ５,105 への駆動電力の供給を停止し、
さらに、その旨の警告表示を行うべくケース30 の背面
側に配設された警告用ＬＥＤ60 を点灯あるいは点滅さ
せるようにしている。
ル懸架部材７,107 がメカ的にロックされたか否か、お
よびＣＰＵ12 に供給される電源電圧が所定レベル以下
となったか否かをソフト的に判断し、メカ的にロックさ
れたと判断された場合あるいは電源電圧が所定値以下に
なったと判断された場合には、制御系の動作を停止して
回転駆動モータ５,105 への駆動電力の供給を停止し、
さらに、その旨の警告表示を行うべくケース30 の背面
側に配設された警告用ＬＥＤ60 を点灯あるいは点滅さ
せるようにしている。
【００３３】以下、上記実施形態装置におけるロック状
態と電源電圧低下状態の判断、および警告表示について
図８のブロック線図および図１のフローチャートを用い
て説明する。
態と電源電圧低下状態の判断、および警告表示について
図８のブロック線図および図１のフローチャートを用い
て説明する。
【００３４】すなわち、本実施例装置においては、図８
に示すように、積分器65 の出力値を検出してジンバル
懸架装置70 が視軸中点から偏奇した位置でロック状態
となっていないかどうかをロック状態判定手段90 で判
定し、ロック状態となっていると判定されれば増幅器67
の出力を０とし、モータ駆動系68 からのモータ駆動電
力の供給を停止させる。さらに、ロック状態判定手段90
は、このロック状態となっていると判定した場合には
警告用ＬＥＤ60 を点滅させる。これにより、ジンバル
懸架装置70 がロック状態となった場合にも、モータ69
に過大電力が供給されてモータ67が損傷を受けるのを防
止でき、また、この状態を操作者に容易に認識せしめる
ことができる。
に示すように、積分器65 の出力値を検出してジンバル
懸架装置70 が視軸中点から偏奇した位置でロック状態
となっていないかどうかをロック状態判定手段90 で判
定し、ロック状態となっていると判定されれば増幅器67
の出力を０とし、モータ駆動系68 からのモータ駆動電
力の供給を停止させる。さらに、ロック状態判定手段90
は、このロック状態となっていると判定した場合には
警告用ＬＥＤ60 を点滅させる。これにより、ジンバル
懸架装置70 がロック状態となった場合にも、モータ69
に過大電力が供給されてモータ67が損傷を受けるのを防
止でき、また、この状態を操作者に容易に認識せしめる
ことができる。
【００３５】上記積分器65 は、角速度センサ61 により
検出されたジンバル懸架装置70 の角速度を時間的に積
分するものであり、ジンバル懸架装置70 が視軸中点を
基準として両回転方向に小さく振動している場合には、
その角速度検出値は積分器65で互いに相殺されるため、
積分器65 からの出力値は小さく、略０であるが、例え
ばジンバル懸架装置70 が故障により、ケース30 のジン
バル可動限界端部においてメカ的にロック状態とされた
場合には、積分器65 における角速度検出値の積算値は
飛躍的に大きくなる。したがって、ロック状態判定手段
90 では、ジンバル懸架装置70 の通常の動作において積
分器65 から出力されることのない程度の大きな値を比
較値として設定しておき、この比較値と積分器65 から
の出力値を常時比較するようにしている。
検出されたジンバル懸架装置70 の角速度を時間的に積
分するものであり、ジンバル懸架装置70 が視軸中点を
基準として両回転方向に小さく振動している場合には、
その角速度検出値は積分器65で互いに相殺されるため、
積分器65 からの出力値は小さく、略０であるが、例え
ばジンバル懸架装置70 が故障により、ケース30 のジン
バル可動限界端部においてメカ的にロック状態とされた
場合には、積分器65 における角速度検出値の積算値は
飛躍的に大きくなる。したがって、ロック状態判定手段
90 では、ジンバル懸架装置70 の通常の動作において積
分器65 から出力されることのない程度の大きな値を比
較値として設定しておき、この比較値と積分器65 から
の出力値を常時比較するようにしている。
【００３６】なお、図８には示されていないが、本実施
例装置においては、ＣＰＵ１２に供給される駆動電圧値
を電圧検出手段により検出し、この検出値を基準電圧値
（スレッシュホールド値；例えば＋４Ｖ）と一定のサン
プリング間隔毎に比較している。電圧低下状態判定手段
91 は、この検出値がこの基準電圧値より小さい値であ
ると判定すれば、上記と同様に増幅器67 の出力を０と
し、モータ駆動系68 からのモータ駆動電力の送出を停
止させる。さらに、上記電圧低下状態判定手段91は、上
記電源電圧が低下した状態となっていると判定した場合
には警告用ＬＥＤ60 を継続的に点灯させる。
例装置においては、ＣＰＵ１２に供給される駆動電圧値
を電圧検出手段により検出し、この検出値を基準電圧値
（スレッシュホールド値；例えば＋４Ｖ）と一定のサン
プリング間隔毎に比較している。電圧低下状態判定手段
91 は、この検出値がこの基準電圧値より小さい値であ
ると判定すれば、上記と同様に増幅器67 の出力を０と
し、モータ駆動系68 からのモータ駆動電力の送出を停
止させる。さらに、上記電圧低下状態判定手段91は、上
記電源電圧が低下した状態となっていると判定した場合
には警告用ＬＥＤ60 を継続的に点灯させる。
【００３７】これにより、電源電圧が、ＣＰＵ12 が誤
動作をおこす程度まで低下した場合にも、ジンバル懸架
装置70 が操作者の意図しない方向を向くような不測の
事態を防止し得る。
動作をおこす程度まで低下した場合にも、ジンバル懸架
装置70 が操作者の意図しない方向を向くような不測の
事態を防止し得る。
【００３８】次に、図１を用いて、上記状態判定および
警告表示に関するＣＰＵ12 の動作フローを説明する。
まず、装置のメインスイッチ50がＯＮ状態とされると、
ＣＰＵ12 は動作を開始し（Ｓ１）、初期設定がなされ
る（Ｓ２）。次に、ＣＰＵ12 に供給される電源電圧が
低下状態となっているか否かを判定し、なっていればス
ラップ４（Ｓ４）に進んで制御システムを停止するとと
もに警告用ＬＥＤ60 を点灯する（Ｓ５）。
警告表示に関するＣＰＵ12 の動作フローを説明する。
まず、装置のメインスイッチ50がＯＮ状態とされると、
ＣＰＵ12 は動作を開始し（Ｓ１）、初期設定がなされ
る（Ｓ２）。次に、ＣＰＵ12 に供給される電源電圧が
低下状態となっているか否かを判定し、なっていればス
ラップ４（Ｓ４）に進んで制御システムを停止するとと
もに警告用ＬＥＤ60 を点灯する（Ｓ５）。
【００３９】なお、上記ステップ３(Ｓ３）の前提とな
る、電源電圧の低下状態の検出はＴ1〜Ｔ4のステップよ
りなるサブルーチン（電源電圧検出ルーチン）において
なされる。このサブルーチンは、電圧検出手段により検
出された電源電圧の値を読み込み（Ｔ１）、予めメモり
に設定された基準電圧を読み込み（Ｔ２）、これら読み
込まれた２つの電圧値を比較し（Ｔ３）、検出電圧値が
基準電圧値より小さければ電圧低下検出信号を出力する
（具体的にはフラグを立てる）（Ｔ４）。
る、電源電圧の低下状態の検出はＴ1〜Ｔ4のステップよ
りなるサブルーチン（電源電圧検出ルーチン）において
なされる。このサブルーチンは、電圧検出手段により検
出された電源電圧の値を読み込み（Ｔ１）、予めメモり
に設定された基準電圧を読み込み（Ｔ２）、これら読み
込まれた２つの電圧値を比較し（Ｔ３）、検出電圧値が
基準電圧値より小さければ電圧低下検出信号を出力する
（具体的にはフラグを立てる）（Ｔ４）。
【００４０】したがって、上記ステップ３（Ｓ３）にお
ける実際の処理は、上記サブルーチンにおいてフラグが
立てられたか否かを読みにいくことになる。また、上記
ステップ４（Ｓ４）におけるシステムの停止動作および
上記ステップ５（Ｓ５）における警告用ＬＥＤ60 の点
灯動作は図８を用いて説明したとおりである。
ける実際の処理は、上記サブルーチンにおいてフラグが
立てられたか否かを読みにいくことになる。また、上記
ステップ４（Ｓ４）におけるシステムの停止動作および
上記ステップ５（Ｓ５）における警告用ＬＥＤ60 の点
灯動作は図８を用いて説明したとおりである。
【００４１】一方、ステップ３（Ｓ３）において電源電
圧が正常であることが確認されると、ステップ６（Ｓ
６）以降のロック状態の判定フローに進む。まず、角速
度センサ61 により検出された角速度検出値を読み込み
（Ｓ６）、ポジションセンサ81により検出された角度検
出値を読み込み（Ｓ７）、該角度検出値を増幅し（増幅
器84）（Ｓ８）、この増幅された角度検出値と上記読み
込まれた角速度検出値の減算を行い（減算器63）（Ｓ
９）、この減算値の時間による積分（増幅）を行い（積
分器65）（Ｓ10）、次に、この積分された値が所定のレ
ベル以上となって飽和状態となっているか否かを判定
し、ジンバル懸架装置70 がロック状態となっているか
否かを判定する（ロック状態判定手段90 ）（Ｓ11）。
圧が正常であることが確認されると、ステップ６（Ｓ
６）以降のロック状態の判定フローに進む。まず、角速
度センサ61 により検出された角速度検出値を読み込み
（Ｓ６）、ポジションセンサ81により検出された角度検
出値を読み込み（Ｓ７）、該角度検出値を増幅し（増幅
器84）（Ｓ８）、この増幅された角度検出値と上記読み
込まれた角速度検出値の減算を行い（減算器63）（Ｓ
９）、この減算値の時間による積分（増幅）を行い（積
分器65）（Ｓ10）、次に、この積分された値が所定のレ
ベル以上となって飽和状態となっているか否かを判定
し、ジンバル懸架装置70 がロック状態となっているか
否かを判定する（ロック状態判定手段90 ）（Ｓ11）。
【００４２】この結果、積分信号が飽和している、すな
わちロック状態となっていると判断されれば、制御シス
テムを停止する（Ｓ12）とともに警告用ＬＥＤ60 を点
滅させる（Ｓ13）。一方、積分値が飽和状態となってお
らず、ロック状態でないと判断されれば、積分値と角速
度検出値の減算およびその減算値の増幅を行い（減算器
66、増幅器67 ）（Ｓ14)、モータ駆動系68 に駆動信号
を出力する（Ｓ15)。
わちロック状態となっていると判断されれば、制御シス
テムを停止する（Ｓ12）とともに警告用ＬＥＤ60 を点
滅させる（Ｓ13）。一方、積分値が飽和状態となってお
らず、ロック状態でないと判断されれば、積分値と角速
度検出値の減算およびその減算値の増幅を行い（減算器
66、増幅器67 ）（Ｓ14)、モータ駆動系68 に駆動信号
を出力する（Ｓ15)。
【００４３】この後、ステップ３（Ｓ３）に戻り、Ｓ３
〜Ｓ15の処理を繰り返すことになる。なお、ステップ５
（Ｓ５）およびステップ13（Ｓ13）において警告用ＬＥ
Ｄ60の点灯動作もしくは点滅動作を行った場合にも同様
にステップ３（Ｓ３）に戻る。
〜Ｓ15の処理を繰り返すことになる。なお、ステップ５
（Ｓ５）およびステップ13（Ｓ13）において警告用ＬＥ
Ｄ60の点灯動作もしくは点滅動作を行った場合にも同様
にステップ３（Ｓ３）に戻る。
【００４４】なお、上記説明においては、ロック状態を
判定するために積分器65 の出力値を検出し、また、シ
ステムを停止せしめる際には、増幅器67 の出力値を０
とするようにしているが、ロック状態の判定のための検
出値の検出部の位置およびシステム停止のための出力調
整部の位置としてはこれに限られるものではなく、前者
としてはジンバル懸架装置70 が所定時間以上偏奇した
位置に配されることを検出できる位置であればよく、ま
た、後者としては、結果としてモータ69 に駆動電力の
供給を停止する操作をなし得る位置であればよい。
判定するために積分器65 の出力値を検出し、また、シ
ステムを停止せしめる際には、増幅器67 の出力値を０
とするようにしているが、ロック状態の判定のための検
出値の検出部の位置およびシステム停止のための出力調
整部の位置としてはこれに限られるものではなく、前者
としてはジンバル懸架装置70 が所定時間以上偏奇した
位置に配されることを検出できる位置であればよく、ま
た、後者としては、結果としてモータ69 に駆動電力の
供給を停止する操作をなし得る位置であればよい。
【００４５】なお、上記説明においては１つの警告用Ｌ
ＥＤ60 によりロック状態の警告表示と電源電圧低下状
態の警告表示を兼用するようにしているが、各々専用の
警告用ＬＥＤを設けるようにしてもよい。また、その他
の故障等についても警告表示することが可能であり、２
つのジンバル懸架部材７,107 の区別をつけた警告表示
（例えば点滅の間隔で区別する）を行うことも可能であ
る。さらに液晶表示板に文字をもってその警告内容を表
示したり、スピーカ手段からの音声をもって警告するこ
とも可能である。
ＥＤ60 によりロック状態の警告表示と電源電圧低下状
態の警告表示を兼用するようにしているが、各々専用の
警告用ＬＥＤを設けるようにしてもよい。また、その他
の故障等についても警告表示することが可能であり、２
つのジンバル懸架部材７,107 の区別をつけた警告表示
（例えば点滅の間隔で区別する）を行うことも可能であ
る。さらに液晶表示板に文字をもってその警告内容を表
示したり、スピーカ手段からの音声をもって警告するこ
とも可能である。
【００４６】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９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９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。
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９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９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。
【００４７】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。
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。
【００４８】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。
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。
【００４９】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。
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。
【００５０】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。
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。
【００５１】
【発明の効果】本発明の像安定化装置によれば、正立プ
リズムを装着したジンバル懸架装置を、角度情報検出手
段、制御回路系および回転駆動モータを用いた電気的な
制御システムにより元の姿勢に戻すように、すなわち地
球（慣性系）に対して固定するように制御せしめてお
り、これらのシステムが軽量、小型、かつ安価であり、
消費電力が小さくて済むことから光学装置全体の軽量
化、小型化を図ることができ、消費電力の省力化および
製造コストの低廉化を図ることができる。
リズムを装着したジンバル懸架装置を、角度情報検出手
段、制御回路系および回転駆動モータを用いた電気的な
制御システムにより元の姿勢に戻すように、すなわち地
球（慣性系）に対して固定するように制御せしめてお
り、これらのシステムが軽量、小型、かつ安価であり、
消費電力が小さくて済むことから光学装置全体の軽量
化、小型化を図ることができ、消費電力の省力化および
製造コストの低廉化を図ることができる。
【００５２】また、アクチュエータを駆動制御するため
の信号の状態を検出し、ジンバル懸架手段の回転動作が
ロック状態にあるか否かを判定し、ロック状態にあると
判定した場合にはアクチュエータへの駆動電力の供給を
停止するように構成し、上記ロック状態にある場合にも
アクチュエータに過大な電力が供給されるおそれがない
ので、故障等によりジンバル懸架手段がメカ的にロック
状態となってもアクチュエータが損傷を受けるおそれが
ない。また、上記ロック状態にあると判定された場合に
はその旨の警告表示をし、操作者に対してその状況を知
らしめているので、操作者はそのロック状態に対して迅
速に対応することができる。
の信号の状態を検出し、ジンバル懸架手段の回転動作が
ロック状態にあるか否かを判定し、ロック状態にあると
判定した場合にはアクチュエータへの駆動電力の供給を
停止するように構成し、上記ロック状態にある場合にも
アクチュエータに過大な電力が供給されるおそれがない
ので、故障等によりジンバル懸架手段がメカ的にロック
状態となってもアクチュエータが損傷を受けるおそれが
ない。また、上記ロック状態にあると判定された場合に
はその旨の警告表示をし、操作者に対してその状況を知
らしめているので、操作者はそのロック状態に対して迅
速に対応することができる。
【００５３】さらに、ＣＰＵ等の素子に対して供給され
る電源電圧を検出し、その検出値が所定の基準レベルよ
り小さい値となっているか否かを判定し、その結果、基
準レベルより小さい場合にはアクチュエータへの入力を
停止させるようにすれば電圧低下によってＣＰＵが誤動
作するような状態においても、双眼鏡等の光学装置を向
けた方向の被観察体を確実に観察することが可能となり
好ましい。また、このような電源電圧低下状態において
もその旨の警告表示をし、操作者に対してその状況を知
らしめるようにすれば、その後のバッテリ交換等の対策
を迅速に講じることができ好ましい。
る電源電圧を検出し、その検出値が所定の基準レベルよ
り小さい値となっているか否かを判定し、その結果、基
準レベルより小さい場合にはアクチュエータへの入力を
停止させるようにすれば電圧低下によってＣＰＵが誤動
作するような状態においても、双眼鏡等の光学装置を向
けた方向の被観察体を確実に観察することが可能となり
好ましい。また、このような電源電圧低下状態において
もその旨の警告表示をし、操作者に対してその状況を知
らしめるようにすれば、その後のバッテリ交換等の対策
を迅速に講じることができ好ましい。
【図１】本発明の実施形態に係る像安定化装置のＣＰＵ
の動作の一部を示すフローチャート
の動作の一部を示すフローチャート
【図２】本発明の実施形態に係る像安定化装置を内蔵し
た双眼鏡を示す平面断面図
た双眼鏡を示す平面断面図
【図３】本発明の実施形態に係る像安定化装置を内蔵し
た双眼鏡を示す正面断面図
た双眼鏡を示す正面断面図
【図４】本発明の実施形態に係る像安定化装置を内蔵し
た双眼鏡を示す側面断面図
た双眼鏡を示す側面断面図
【図５】本発明の実施形態に係る像安定化装置を内蔵し
た双眼鏡を示す斜視図
た双眼鏡を示す斜視図
【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装置概略斜視図
機能を説明するための装置概略斜視図
【図７】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
機能を説明するためのブロック図
【図８】本発明の実施形態に係る像安定化装置のソフト
およびハードを組合わせた制御ループを示すブロック線
図
およびハードを組合わせた制御ループを示すブロック線
図
【図９】図２に示す正立プリズムを説明するための側面
図
図
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
５,69,105 回転駆動モータ
６，106 回動軸
７, 107 ジンバル懸架部材
８，61,108 角速度センサ
９，81,109 ポジションセンサ
10a ，10b 望遠鏡光学系
12 ＣＰＵ
12a ＲＯＭ
20 像安定化装置
30 ケース
60 警告表示用ＬＥＤ
65 積分器
68 モータ駆動系
70 ジンバル懸架装置
90 ロック状態判定手段
91 電圧低下状態判定手段
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−250100（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−67274（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−96031（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−64171（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−294832（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−205831（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−49447（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03B 5/00
Claims (6)
- 【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
して、前記ジンバル懸架手段の２つの回動軸周りの回動
を制御し、該ジンバル懸架手段を前記慣性系に固定され
た基準位置に向けて戻そうとする対慣性系固定制御を行
うフィードバック制御手段と、 前記対慣性系固定制御中における前記アクチュエータを
駆動制御するための信号の状態を検出して、前記ジンバ
ル懸架手段が前記基準位置から外れた位置にロックされ
ている基準位置外ロック状態にあるか否かを判定するロ
ック状態判定手段と、 該ロック状態判定手段により前記ジンバル懸架手段が前
記基準位置外ロック状態にあると判定された際に、前記
アクチュエータへの駆動信号の入力を実質的に停止せし
める駆動信号入力停止手段と、 前記ロック状態判定手段により前記ジンバル懸架手段が
前記基準位置外ロック状態にあると判定された際に、該
基準位置外ロック状態にある旨の警告動作を行うロック
状態警告手段を備えてなることを特徴とする像安定化装
置。 - 【請求項２】 前記ロック状態判定手段は、前記角速度
情報検出手段により逐次検出される検出値を所定時間積
分して得られる積分値を、所定の閾値と比較した結果に
基づき、前記ジンバル懸架手段が前記基準位置外ロック
状態にあるか否かを判定するものであることを特徴とす
る請求項１記載の像安定化装置。 - 【請求項３】 前記フィードバック制御手段は、前記積
分値をフィードバックして前記対慣性系固定制御に用い
るものであることを特徴とする請求項２記載の像安定化
装置。 - 【請求項４】 前記フィードバック制御手段を構成する
電気駆動素子に供給される駆動電圧のレベルを検出する
電源電圧検出手段と、 該電源電圧検出手段により検出された電圧値が所定レベ
ル未満であるか否かを判定する電源電圧判定手段と、 該電源電圧判定手段により前記電圧のレベルが所定レベ
ル未満であると判定された際に、前記アクチュエータへ
の駆動信号の入力を実質的に停止せしめる駆動信号入力
停止手段と、 該電源電圧判定手段により前記電圧のレベルが所定レベ
ル未満であると判定された際に、該電圧値が低下した旨
の警告動作を行う電圧低下警告手段を備えてなることを
特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の像
安定化装置。 - 【請求項５】 前記ロック状態警告手段および／または
前記電圧低下警告手段が、ケースの外部に配された表示
装置であることを特徴とする請求項１から４までのいず
れか１項記載の像安定化装置。 - 【請求項６】 前記ロック状態警告手段および前記電圧
低下警告手段が、ケースの外部に配された１つのＬＥＤ
表示素子であり、前記ロック状態警告手段として用いら
れる場合と前記電圧低下警告手段として用いられる場合
とで点滅の態様を変化せしめるように構成されてなるこ
とを特徴とする請求項４または５記載の像安定化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28026496A JP3417447B2 (ja) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | 像安定化装置 |
| US08/936,533 US5910859A (en) | 1996-10-01 | 1997-09-24 | Image stabilizing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28026496A JP3417447B2 (ja) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | 像安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104684A JPH10104684A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3417447B2 true JP3417447B2 (ja) | 2003-06-16 |
Family
ID=17622580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28026496A Expired - Fee Related JP3417447B2 (ja) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | 像安定化装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5910859A (ja) |
| JP (1) | JP3417447B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10082676B2 (en) | 2013-06-06 | 2018-09-25 | Fujifilm Corporation | Shake correction device and observation device |
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|---|---|---|---|---|
| JP3417446B2 (ja) * | 1996-10-01 | 2003-06-16 | 富士写真光機株式会社 | 像安定化装置 |
| US6384976B1 (en) * | 1999-09-28 | 2002-05-07 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Image stabilizing apparatus |
| FR2810470A1 (fr) * | 2000-06-20 | 2001-12-21 | Photonetics | Mouvement motorise electromagnetique pour deplacement et positionnement angulaire de precision et procede de mise en oeuvre |
| KR20060127773A (ko) * | 2005-06-07 | 2006-12-13 | 소니 가부시끼 가이샤 | 상 흔들림 보정 장치, 렌즈 경통 및 촬상 장치 |
| JP4862303B2 (ja) * | 2005-07-11 | 2012-01-25 | ソニー株式会社 | 像ぶれ補正装置の製造方法 |
| JP4792844B2 (ja) * | 2005-07-11 | 2011-10-12 | ソニー株式会社 | 像ぶれ補正装置、レンズ装置及び撮像装置 |
| DE102012200514A1 (de) | 2012-01-13 | 2013-07-18 | Carl Zeiss Sports Optics Gmbh | Optisches System zur Abbildung eines Objekts sowie Verfahren für das optische System |
| DE102012200521A1 (de) | 2012-01-13 | 2013-07-18 | Carl Zeiss Meditec Ag | Optisches System zur Abbildung eines Objekts |
| DE102013200315B4 (de) * | 2013-01-11 | 2022-04-28 | Carl Zeiss Ag | Optisches System zur Abbildung eines Objekts sowie Verfahren zum Betrieb des optischen Systems |
| DE102013200316A1 (de) | 2013-01-11 | 2014-07-17 | Carl Zeiss Sports Optics Gmbh | Optisches System zur Abbildung eines Objekts |
| RU174611U1 (ru) * | 2016-12-14 | 2017-10-23 | Акционерное общество "Загорский оптико-механический завод" | Оптическая система бинокля со стабилизацией изображения |
| DE102019200309A1 (de) | 2019-01-11 | 2020-07-16 | Carl Zeiss Ag | Optisches System zur Abbildung eines Objekts sowie Verfahren zum Betrieb des optischen Systems |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5536877A (en) * | 1978-09-08 | 1980-03-14 | Canon Inc | Malfunction preventive circuit for cine camera |
| JPS5843907B2 (ja) * | 1980-08-20 | 1983-09-29 | 株式会社日立製作所 | 半導体集積回路およびその回路プログラム方法 |
| US5285313A (en) * | 1990-05-29 | 1994-02-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Image stabilizing apparatus |
| US5181056A (en) * | 1990-05-31 | 1993-01-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Image stabilizing apparatus |
| DE69231414T2 (de) * | 1991-10-31 | 2001-03-01 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Bildschwingungen unterdrückende Einrichtung mit Verriegelungsmitteln |
| JP3041152B2 (ja) * | 1993-02-24 | 2000-05-15 | 富士写真光機株式会社 | 像安定化装置 |
| JP3302117B2 (ja) * | 1993-07-30 | 2002-07-15 | キヤノン株式会社 | 観察用光学機器 |
| US5539575A (en) * | 1994-05-10 | 1996-07-23 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Image stabilized optical system |
| JPH0980555A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nikon Corp | ブレ補正装置及びブレ補正カメラ |
-
1996
- 1996-10-01 JP JP28026496A patent/JP3417447B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-24 US US08/936,533 patent/US5910859A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10082676B2 (en) | 2013-06-06 | 2018-09-25 | Fujifilm Corporation | Shake correction device and observation device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5910859A (en) | 1999-06-08 |
| JPH10104684A (ja) | 1998-04-24 |
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