JP3441898B2 - 像安定化装置 - Google Patents
像安定化装置Info
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- JP3441898B2 JP3441898B2 JP27879096A JP27879096A JP3441898B2 JP 3441898 B2 JP3441898 B2 JP 3441898B2 JP 27879096 A JP27879096 A JP 27879096A JP 27879096 A JP27879096 A JP 27879096A JP 3441898 B2 JP3441898 B2 JP 3441898B2
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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
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。
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。
【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、回転慣性体と単一のジンバル
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、高精渡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。
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、高精渡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、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。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姿勢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。
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。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姿勢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。
【０００８】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。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。
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。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。
【０００９】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、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しう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、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しう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。
【００１０】
【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
動する速度フィードバックループと、前記角度位置情報
検出手段により検出された情報に基づき、前記正立プリ
ズムを視軸中点に戻すよう前記アクチュエータを駆動す
る位置フィードバックループとからなる、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、前記位置フィードバックループの利
得を変化させる利得可変手段と、該利得可変手段に利得
の切替えを指示する、観察者が操作可能な位置に配され
た利得切替指示用のスイッチとを備え、前記利得可変手
段による前記利得の切替えは、前記観察者による前記ス
イッチの切換操作に応じた切換信号に基づいてなされ、
前記速度フィードバックループは、前記角速度情報検出
手段により検出された検出値を増幅した後負帰還させる
第１の速度フィードバックループと、前記増幅後の前記
検出値を積分器を介して負帰還させる第２の速度フィー
ドバックループとから構成されてなることを特徴とする
ものである。また、本発明の他の像安定化装置は、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する速
度フィードバックループと、前記角度位置情報検出手段
により検出された情報に基づき、前記正立プリズムを視
軸中点に戻すよう前記アクチュエータを駆動する位置フ
ィードバックループとからなる、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、前記位置フィードバックループの利得を変化
させる利得可変手段と、該利得可変手段に利得の切替え
を指示する、観察者が操作可能な位置に配された利得切
替指示用のスイッチとを備え、前記利得可変手段による
前記利得の切替えは、前記観察者による前記スイッチの
切換操作に応じた切換信号に基づいてなされ、前記速度
フィードバックループは、前記角速度情報検出手段によ
り検出された検出値を、第１の増幅器により増幅した
後、第１の減算器を介して負帰還させる第１の速度フィ
ードバックループと、前記第１の増幅器により増幅され
た前記検出値を、該検出値と前記位置フィードバックル
ープから入力された値との間で減算を行なう第２の減算
器と、さらに第２の増幅器および積分器を介して前記第
１の減算器に入力し、該第１の減算器において、前記第
１の増幅器から直接的に入力された前記増幅後の前記検
出値との間で減算を行ない、その減算結果を負帰還させ
る第２の速度フィードバックループとから構成されてな
ることを特徴とするものである。
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
動する速度フィードバックループと、前記角度位置情報
検出手段により検出された情報に基づき、前記正立プリ
ズムを視軸中点に戻すよう前記アクチュエータを駆動す
る位置フィードバックループとからなる、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、前記位置フィードバックループの利
得を変化させる利得可変手段と、該利得可変手段に利得
の切替えを指示する、観察者が操作可能な位置に配され
た利得切替指示用のスイッチとを備え、前記利得可変手
段による前記利得の切替えは、前記観察者による前記ス
イッチの切換操作に応じた切換信号に基づいてなされ、
前記速度フィードバックループは、前記角速度情報検出
手段により検出された検出値を増幅した後負帰還させる
第１の速度フィードバックループと、前記増幅後の前記
検出値を積分器を介して負帰還させる第２の速度フィー
ドバックループとから構成されてなることを特徴とする
ものである。また、本発明の他の像安定化装置は、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する速
度フィードバックループと、前記角度位置情報検出手段
により検出された情報に基づき、前記正立プリズムを視
軸中点に戻すよう前記アクチュエータを駆動する位置フ
ィードバックループとからなる、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、前記位置フィードバックループの利得を変化
させる利得可変手段と、該利得可変手段に利得の切替え
を指示する、観察者が操作可能な位置に配された利得切
替指示用のスイッチとを備え、前記利得可変手段による
前記利得の切替えは、前記観察者による前記スイッチの
切換操作に応じた切換信号に基づいてなされ、前記速度
フィードバックループは、前記角速度情報検出手段によ
り検出された検出値を、第１の増幅器により増幅した
後、第１の減算器を介して負帰還させる第１の速度フィ
ードバックループと、前記第１の増幅器により増幅され
た前記検出値を、該検出値と前記位置フィードバックル
ープから入力された値との間で減算を行なう第２の減算
器と、さらに第２の増幅器および積分器を介して前記第
１の減算器に入力し、該第１の減算器において、前記第
１の増幅器から直接的に入力された前記増幅後の前記検
出値との間で減算を行ない、その減算結果を負帰還させ
る第２の速度フィードバックループとから構成されてな
ることを特徴とするものである。
【００１１】また、前記利得切替指示手段は、像安定化
を目的とした低利得モードとパンニングおよび／または
チルティングを目的とした高利得モードとの２者択一的
な切替操作を可能とするように構成してもよいし、像安
定化を目的とした低利得モードとパンニングおよび／ま
たはチルティングを目的とした高利得モードとの間で複
数段階にわたり、もしくは連続的に利得の切替を可能と
するように構成してもよい。
を目的とした低利得モードとパンニングおよび／または
チルティングを目的とした高利得モードとの２者択一的
な切替操作を可能とするように構成してもよいし、像安
定化を目的とした低利得モードとパンニングおよび／ま
たはチルティングを目的とした高利得モードとの間で複
数段階にわたり、もしくは連続的に利得の切替を可能と
するように構成してもよい。
【００１２】また、前記角速度情報検出手段は、前記光
学装置のブレに伴なうジンバル懸架手段の前記回転軸周
りの角速度量を検出する角速度センサであって、柱状の
振動子と圧電セラミックを用いた圧電振動ジャイロセン
サにより構成することが好ましい。
学装置のブレに伴なうジンバル懸架手段の前記回転軸周
りの角速度量を検出する角速度センサであって、柱状の
振動子と圧電セラミックを用いた圧電振動ジャイロセン
サにより構成することが好ましい。
【００１３】
【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。
【００１４】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。
【００１５】また、ケース30の背面部には、メインスイ
ッチ50、および後述する制御ループにおける利得の切替
えを外部操作可能とする、利得切替指示用のスイッチ40
が配設されている。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。
ッチ50、および後述する制御ループにおける利得の切替
えを外部操作可能とする、利得切替指示用のスイッチ40
が配設されている。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。
【００１６】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3
0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。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。
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3
0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。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。
【００１７】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、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、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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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、および該ＣＰＵ12にこの制御ループ
の利得の切替を指示する利得切替指示スイッチ40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、および該ＣＰＵ12にこの制御ループ
の利得の切替を指示する利得切替指示スイッチ40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。
【００２１】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。
【００２２】次に、図１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。
【００２３】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（慣性系）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（慣性系）に対し
て固定されるような制御がなされることになる。
【００２４】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。
【００２５】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。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 により増幅した後モータ駆動
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。
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。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 により増幅した後モータ駆動
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。
【００２６】なお、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、パンニングあるいはチルティ
ングに対する応答性が悪く、また、そのためにジンバル
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。
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、パンニングあるいはチルティ
ングに対する応答性が悪く、また、そのためにジンバル
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。
【００２７】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、その検出値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。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 の可動限界端部に衝突す
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。
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、その検出値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。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 の可動限界端部に衝突す
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。
【００２８】ところで、実際に双眼鏡を使用する際に
は、鳥や飛行機等の飛行物体を追従しながら観察するこ
とも多く、このような場合には素早いパン／チルト操
作、特に素早いパンニングが要求される。このようなパ
ンニングの操作で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、このようなパン
／チルト操作を行う場合には、むしろ上記防振機能を無
効状態とする必要がある。そして、このようなパン／チ
ルト操作は観察者の必要に応じて随時行われるものであ
るから、観察者の操作によって例えばパンニングモード
と防振モードの切替えが行われることが望ましい。
は、鳥や飛行機等の飛行物体を追従しながら観察するこ
とも多く、このような場合には素早いパン／チルト操
作、特に素早いパンニングが要求される。このようなパ
ンニングの操作で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、このようなパン
／チルト操作を行う場合には、むしろ上記防振機能を無
効状態とする必要がある。そして、このようなパン／チ
ルト操作は観察者の必要に応じて随時行われるものであ
るから、観察者の操作によって例えばパンニングモード
と防振モードの切替えが行われることが望ましい。
【００２９】そこで本実施例装置では、前述したように
ケース30の背面部にモード切替スイッチ（利得切替指示
用のスイッチ）40を配設し、このスイッチ40の切替えに
応じて上述した制御ループの利得を変化せしめ、上記制
御ループの利得が小となる防振モードと上記制御ループ
の利得が大となるパンニングモードのモード切替えが可
能となるようにしている。
ケース30の背面部にモード切替スイッチ（利得切替指示
用のスイッチ）40を配設し、このスイッチ40の切替えに
応じて上述した制御ループの利得を変化せしめ、上記制
御ループの利得が小となる防振モードと上記制御ループ
の利得が大となるパンニングモードのモード切替えが可
能となるようにしている。
【００３０】すなわち、上記速度フィードバックループ
は、防振機能を主目的としたものであり、一方上記位置
フィードバックループはケース30 に対する追従機能で
あるパン／チルト機能を主目的としたものである。した
がって、位置フィードバックループの帰還割合を相対的
に大とすれば、パン／チルト機能を主とした系となり、
一方、位置フィードバックループの帰還割合を相対的に
小とすれば防振機能を主とした系となる。
は、防振機能を主目的としたものであり、一方上記位置
フィードバックループはケース30 に対する追従機能で
あるパン／チルト機能を主目的としたものである。した
がって、位置フィードバックループの帰還割合を相対的
に大とすれば、パン／チルト機能を主とした系となり、
一方、位置フィードバックループの帰還割合を相対的に
小とすれば防振機能を主とした系となる。
【００３１】そこで、上記実施形態のものでは、図１に
如く、増幅率が小さい第１増幅器83と増幅率が大きい第
２増幅器84 を位置フィードバックループ内に配設し、
前述したモード切換スイッチ40 の、操作者による切換
操作に応じ、ポジションセンサ81 からの検出信号が第
１増幅器83 を介して帰還される低利得モードと、該検
出信号が第２増幅器84 を介して帰還される高利得モー
ドの切り換えがなされるようにしている。なお、制御ル
ープ内における該モードの切り替えは、操作者によるモ
ード切換スイッチ40 の切換操作に応じたモード切換信
号に基づいてループ接続の切り替えを行うソフトスイッ
チ部85 によりなされる。
如く、増幅率が小さい第１増幅器83と増幅率が大きい第
２増幅器84 を位置フィードバックループ内に配設し、
前述したモード切換スイッチ40 の、操作者による切換
操作に応じ、ポジションセンサ81 からの検出信号が第
１増幅器83 を介して帰還される低利得モードと、該検
出信号が第２増幅器84 を介して帰還される高利得モー
ドの切り換えがなされるようにしている。なお、制御ル
ープ内における該モードの切り替えは、操作者によるモ
ード切換スイッチ40 の切換操作に応じたモード切換信
号に基づいてループ接続の切り替えを行うソフトスイッ
チ部85 によりなされる。
【００３２】すなわち、ソフトスイッチ部85 が第１増
幅器83 に接続されると、減算器63に入力される位置フ
ィードバックループからの値は小さくなり、相対的に速
度フィードバックループからの入力値が大となって防振
モード（低利得モード）となり、手ブレ等の振動に抗
し、ジンバル懸架装置70 を地球（慣性系）に対して良
好に固定することができるようになる。一方、ソフトス
イッチ部85 が第２増幅器84 に接続されると、減算器63
に入力される位置フィードバックループからの値は大
きくなり、相対的に速度フィードバックループからの入
力値が小となってパン／チルトモード（高利得モード）
となり、パンニングあるいはチルティングに対する追従
性が良好となる。
幅器83 に接続されると、減算器63に入力される位置フ
ィードバックループからの値は小さくなり、相対的に速
度フィードバックループからの入力値が大となって防振
モード（低利得モード）となり、手ブレ等の振動に抗
し、ジンバル懸架装置70 を地球（慣性系）に対して良
好に固定することができるようになる。一方、ソフトス
イッチ部85 が第２増幅器84 に接続されると、減算器63
に入力される位置フィードバックループからの値は大
きくなり、相対的に速度フィードバックループからの入
力値が小となってパン／チルトモード（高利得モード）
となり、パンニングあるいはチルティングに対する追従
性が良好となる。
【００３３】パン／チルト機能と防振機能のいずれを主
とするかは、操作者のし好により、また操作者の置かれ
た状況により大きく異なるものである。上記実施形態に
おいては、操作者による切替えが容易になされるように
なっており、これら２つのモードの使用の実情に合致し
た構成とされている。なお、上記説明においては利得の
切替えを２段階としているが、像安定化を目的とした低
利得モードとパンニングおよび／またはチルティングを
目的とした高利得モードとの間で複数段階にわたり、も
しくは連続的に利得の切替を可能とするように構成する
ことも勿論可能である。
とするかは、操作者のし好により、また操作者の置かれ
た状況により大きく異なるものである。上記実施形態に
おいては、操作者による切替えが容易になされるように
なっており、これら２つのモードの使用の実情に合致し
た構成とされている。なお、上記説明においては利得の
切替えを２段階としているが、像安定化を目的とした低
利得モードとパンニングおよび／またはチルティングを
目的とした高利得モードとの間で複数段階にわたり、も
しくは連続的に利得の切替を可能とするように構成する
ことも勿論可能である。
【００３４】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８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８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８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８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。
【００３５】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。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。
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。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。
【００３６】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。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。
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。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。
【００３７】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。
【００３８】
【発明の効果】本願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。また、このよ
うに構成した制御ループの利得を切り替え得る利得切替
指示用のスイッチを操作者が外部操作しうる位置に配設
し、このスイッチの切替えに応じて上述した制御ループ
の利得を変化せしめており、上記制御ループの利得が小
となる防振モードと上記制御ループの利得が大となるパ
ン/チルトモードのモード切替えが可能となるので、操
作者の必要に応じて、スムーズなパン／チルト操作と良
好な防振機能の両者を満足させることができる。
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。また、このよ
うに構成した制御ループの利得を切り替え得る利得切替
指示用のスイッチを操作者が外部操作しうる位置に配設
し、このスイッチの切替えに応じて上述した制御ループ
の利得を変化せしめており、上記制御ループの利得が小
となる防振モードと上記制御ループの利得が大となるパ
ン/チルトモードのモード切替えが可能となるので、操
作者の必要に応じて、スムーズなパン／チルト操作と良
好な防振機能の両者を満足させることができる。
【図１】本発明の実施形態に係る像安定化装置の制御ル
ープを示すブロック線図
ープを示すブロック線図
【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機能を
説明するための装置概略斜視図
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機能を
説明するためのブロック図
説明するためのブロック図
【図８】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
５，105 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
30 ケース
40 モード切替スイッチ（利得切替指示用スイ
ッチ） 68 モータ駆動系 70 ジンバル懸架装置 83 第１増幅器 84 第２増幅器 85 ソフトスイッチ部
ッチ） 68 モータ駆動系 70 ジンバル懸架装置 83 第１増幅器 84 第２増幅器 85 ソフトスイッチ部
─────────────────────────────────────────────────────
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７−284001（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−113595（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−240779（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03B 5/00
G02B 23/02
G02B 27/64
Claims (5)
- 【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する速度フィードバックループ
と、前記角度位置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視軸中点に戻すよう前記ア
クチュエータを駆動する位置フィードバックループとか
らなる、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、 前記位置フィードバックループの利得を変化させる利得
可変手段と、 該利得可変手段に利得の切替えを指示する、観察者が操
作可能な位置に配された利得切替指示用のスイッチとを
備え、 前記利得可変手段による前記利得の切替えは、前記観察
者による前記スイッチの切換操作に応じた切換信号に基
づいてなされ、 前記速度フィードバックループは、前記角速度情報検出
手段により検出された検出値を増幅した後負帰還させる
第１の速度フィードバックループと、前記増幅後の前記
検出値を積分器を介して負帰還させる第２の速度フィー
ドバックループとから構成されてなることを特徴とする
像安定化装置。 - 【請求項２】 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する速度フィードバックループ
と、前記角度位置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視軸中点に戻すよう前記ア
クチュエータを駆動する位置フィードバックループとか
らなる、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、 前記位置フィードバックループの利得を変化させる利得
可変手段と、 該利得可変手段に利得の切替えを指示する、観察者が操
作可能な位置に配された利得切替指示用のスイッチとを
備え、 前記利得可変手段による前記利得の切替えは、前記観察
者による前記スイッチの切換操作に応じた切換信号に基
づいてなされ、 前記速度フィードバックループは、前記角速度情報検出
手段により検出された検出値を、第１の増幅器により増
幅した後、第１の減算器を介して負帰還させる第１の速
度フィードバックループと、前記第１の増幅器により増
幅された前記検出値を、該検出値と前記位置フィードバ
ックループから入力された値との間で減算を行なう第２
の減算器と、さらに第２の増幅器および積分器を介して
前記第１の減算器に入力し、該第１の減算器において、
前記第１の増幅器から直接的に入力された前記増幅後の
前記検出値との間で減算を行ない、その減算結果を負帰
還させる第２の速度フィードバックループとから構成さ
れてなることを特徴とする像安定化装置。 - 【請求項３】 前記利得切替指示手段が、像安定化を目
的とした低利得モードとパンニングおよび／またはチル
ティングを目的とした高利得モードとの２者択一的な切
替操作を可能とするように構成されてなることを特徴と
する請求項１または２記載の像安定化装置。 - 【請求項４】 前記利得切替指示手段が、像安定化を目
的とした低利得モードとパンニングおよび／またはチル
ティングを目的とした高利得モードとの間で複数段階に
わたり、もしくは連続的に利得の切替を可能とするよう
に構成されてなることを特徴とする請求項１または２記
載の像安定化装置。 - 【請求項５】 前記角速度情報検出手段が、前記光学装
置のブレに伴なうジンバル懸架手段の前記回動軸周りの
角速度量を検出する角速度センサであって、柱状振動子
と圧電セラミックを用いた圧電振動ジャイロセンサから
なることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１
項記載の像安定化装置。
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|---|---|---|---|
| JP27879096A JP3441898B2 (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 像安定化装置 |
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| DE1997620902 DE69720902T2 (de) | 1996-09-30 | 1997-08-01 | Bildstabilisierungsvorrichtung |
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-
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- 1996-09-30 JP JP27879096A patent/JP3441898B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1997-08-01 EP EP19970113322 patent/EP0834761B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1997-08-01 DE DE1997113322 patent/DE834761T1/de active Pending
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| DE834761T1 (de) | 1998-09-03 |
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