JP3579595B2

JP3579595B2 - 像振れ補正装置

Info

Publication number: JP3579595B2
Application number: JP27705698A
Authority: JP
Inventors: 茂男榎本; 伸治塚本
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: JP2000105343A; DE19947125A1; US6226124B1; DE19947125B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手振れ等に起因する光学装置の像ぶれの補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、双眼鏡等の光学機器には手振れ等に起因する像振れを補正する像振れ補正装置が備えられている。像振れ補正装置により補正光学系が光学機器の移動を相殺する方向に所定量駆動され、像振れは補正される。このような補正光学系の駆動手段の一例として例えばステッピングモータが用いられる。ステッピングモータはロータ（回転子）と、ロータの周囲に配設されたステータ（固定子）と、ステータに巻き回されたコイル（固定子巻線）とを有しており、コイルに電流を流すことによりステータが励磁し、励磁したステータとロータとの間に発生する磁力による吸着力及び反発力によりロータが回転する。すなわち、コイルに流れる駆動電流を制御することによりロータの回転量及び回転方向が制御される。
【０００３】
ロータの回転運動は伝達機構により補正光学系の光軸に垂直な面内における直線運動に変換されて補正光学系に伝達される。ステッピングモータを１ステップ回転させることにより駆動される補正光学系の駆動量はステッピングモータの１ステップの回転角度と伝達機構の構造により決定される。従って、ステッピングモータを回転させるステップ数を制御することにより補正光学系の駆動量が制御され、その結果ステップ数の累積数として補正光学系の位置が検知される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光学装置のぶれが検出されず補正光学系を駆動する必要がない場合は、その時点でのロータの位置を保持しなければならない。そのため、ステータの励磁状態を維持しなくてはならず、駆動電流はコイルに流され続ける。すなわち、ステッピングモータを補正光学系の駆動源として用いた場合、補正光学系の移動の必要性の有無にかかわらず常にコイルに駆動電流を流し続けなくてはならい。従って、ステッピングモータは電力の消費量が大きく経済性が悪いという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上の問題を解決するものであり、経済性のよい像振れ補正装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる像振れ補正装置は、光学装置のぶれ量を検出するぶれ検出手段と、光学装置のぶれによる像振れを補正する補正光学系と、ステッピングモータと、ステッピングモータと補正光学系との間に介在し、ステッピングモータの回転運動を補正光学系の運動に変換する伝達機構であって、コイルが非通電状態にある場合のステッピングモータのロータのディテントトルクを超えないよう、光学装置に加えられた外力を低減してステッピングモータへ伝達する伝達機構とを有し、補正光学系を所定量駆動する１ステップ単位で駆動する駆動手段と、ぶれ検出手段から出力されるぶれ量と駆動手段のステップ駆動量から算出される補正光学系の位置を示す値との差分が所定の閾値を超えているとき、ステッピングモータのコイルに流れる駆動電流を制御することにより差分が相殺されるよう駆動手段を駆動する制御手段とを備え、差分が所定の閾値を超えていないとき、制御手段がコイルを非通電状態にすることを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、制御手段は、差分が所定の閾値を超えている場合、駆動手段を介してコイルを通電し、ステッピングモータのロータを所定の単位角度分回転させる。
【０００９】
好ましくはさらに、コイルに流す駆動電流を制御する駆動回路と、駆動回路に電源を供給するスイッチとを有し、制御手段がスイッチをオンオフ制御することにより、駆動回路への電源の供給及び停止が行なわれる。
【００１０】
差分が所定の閾値を超えている場合において、電源の供給が停止しているときは、制御手段が、例えばコイルにおいて電源の供給が停止される前と同一方向に駆動電流が流れるよう電源の供給を開始し、電源が供給されているときは、ステッピングモータが駆動され差分が相殺されるよう、制御手段がコイルにおける駆動電流の方向を制御する。
【００１１】
また、本発明にかかる像振れ補正装置は、光学装置のぶれ量を検出するぶれ検出手段と、光学装置のぶれによる像振れを補正する補正光学系と、ステッピングモータと、ステッピングモータと補正光学系との間に介在し、ステッピングモータの回転駆動を所定の減速比で減速して補正光学系に伝達する伝達機構とを有し、補正光学系を所定量駆動する１ステップ単位で駆動する駆動手段と、ぶれ検出手段から出力されるぶれ量と駆動手段のステップ駆動量から算出される補正光学系の位置を示す値との差分が所定の閾値を超えているとき、ステッピングモータのコイルに流れる駆動電流を制御することにより差分が相殺されるよう駆動手段を駆動する制御手段とを備え、差分が所定の閾値を超えていないとき、制御手段がコイルを非通電状態にする。
【００１２】
好ましくは、光学装置に加えられた外力が補正光学系を介してステッピングモータに伝達されステッピングモータに発生する外部トルクが、ステッピングモータの非励磁状態におけるディテント・トルクよりも小さくなるよう、減速比が設定されている。
【００１３】
光学装置は例えば一対の望遠光学系を備える双眼鏡であり、伝達機構は例えばねじ送り機構である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る実施形態が適用される像振れ補正装置を示す斜視図、図２はその正面図である。
レンズ支持枠２０は補正レンズ２１、２２を保持する保持部２０Ｌ、２０Ｒ、および保持部２０Ｌ、２０Ｒを連結する連結部２０Ｃから成る。保持部２０Ｌ、２０Ｒは左右対称な位置に設けられており、補正レンズ２１、２２を固定するのに十分な厚さを有する平板である。尚、本明細書で「横方向」とは、補正レンズ２１の光軸Ｏｌおよび補正レンズ２２の光軸Ｏｒを含む面に平行でかつ光軸ＯｌおよびＯｒに直交する方向であり、「縦方向」とは横方向に直交する方向である。
【００１５】
保持部２０Ｌの左端面には、保持部２０Ｌの内部に向かって補正レンズ２１の光軸Ｏｌおよび補正レンズ２２の光軸Ｏｒを含む面と平行でかつ光軸Ｏｌ、Ｏｒに直交する方向に延び、所定の深さを有する穴２０ａ、２０ｂが上端部および下端部近傍に穿設されている。保持部２０Ｒの右端面にも同様の穴２０ｃ、２０ｄが設けられている。
【００１６】
コの字型のガイドバー６１は、それぞれの軸方向が平行である横方向ガイド部６１ａ、６１ｂと、横方向ガイド部６１ａと６１ｂを連結する縦方向ガイド部６１ｃとから成る。縦方向ガイド部６１ｃの軸方向の長さは、保持部２０Ｌの穴２０ａ、２０ｂの間の距離に略等しい。穴２０ａ、２０ｂにはガイドバー６１の横方向ガイド部６１ａ、６１ｂがそれぞれ摺動可能に挿入されている。
【００１７】
ガイドバー６２は、ガイドバー６１と同様にそれぞれの軸方向が平行である横方向ガイド部６２ａ、６２ｂと、横方向ガイド部６２ａと６２ｂを連結する縦方向ガイド部６２ｃとからなり、コの字型を有している。縦方向ガイド部６２ｃの軸方向の長さは、保持部２０Ｒの穴２０ｃ、２０ｄの間の距離に略等しい。穴２０ｃ、２０ｄにはガイドバー６２の横方向ガイド部６２ａ、６２ｂがそれぞれ摺動可能に挿入されている。
【００１８】
すなわち、レンズ支持枠２０はガイドバー６１および６２に支持されており、ガイドバー６１の横方向ガイド部６１ａ、６１ｂの先端がそれぞれ穴２０ａ、２０ｂの底部に当接し、ガイドバー６２の横方向ガイド部６２ａ、６２ｂの先端がそれぞれ穴２０ｃ、２０ｄの底部に当接する範囲内において、横方向に往復動が可能である。
【００１９】
ガイドバー６１の縦方向ガイド部６１ｃは双眼鏡の外枠の内壁面に形成された突起部１２を挿通し、縦方向に往復動が可能なように突起部１２に支持されている。同様に、ガイドバー６２の縦方向ガイド部６２ｃは双眼鏡の外枠の内壁面に形成された突起部１３を挿通し、縦方向に往復動が可能なように突起部１３に支持されている。
【００２０】
連結部２０Ｃは略立方体の形状を有し、開口部２３が形成されている。開口部２３は、補正レンズ２１の光軸Ｏｌ、補正レンズ２２の光軸Ｏｒを含む面に平行で、かつ互いに対向する面２３ａ、２３ｂと、面２３ａ、２３ｂに垂直でかつ互いに対向する面２３ｃ、２３ｄにより規定される。
【００２１】
開口部２３には第１の直動型アクチュエータ１３３、第２の直動型アクチュエータ１３４が配設されている。第１の直動型アクチュエータ１３３は、ステッピングモータ１３３ａとシャフト１３３ｂ、１３３ｃとから成る。ステッピングモータ１３３ａは、双眼鏡内壁面（図示せず）に固定設置されたモータケース１３３ｄとモータケース１３３ｄ内に設けられたローター（図示せず）とから成り、ローターは横方向に沿った軸回りに正逆回転が可能である。
【００２２】
シャフト１３３ｂ、１３３ｃは、ローターの回転方向においてローターと一体的に回転し、軸方向においてはローターに対して移動可能なように支持されている。シャフト１３３ｂ、１３３ｃの外周面にはリードネジ（図示せず）が形成されており、モータケース１３３ｄにおいてそれぞれに対応する部分に設けられた軸受けに形成されている雌ネジ（図示せず）に螺合している。
【００２３】
すなわち、ローターの正転に対して、シャフト１３３ｂは回転しながらその軸方向に沿って突出し、シャフト１３３ｃは回転しながら引き込まれ、ローターの逆転に対して、シャフト１３３ｂは回転しながらその軸方向に沿って引き込まれ、シャフト１３３ｃは回転しながら突出する。シャフト１３３ｂ、１３３ｃの先端部にはボール（図示せず）が埋設されており、このボールが目標物を押圧する。シャフト１３３ｂ、１３３ｃの先端部は開口部２３の面２３ｃ、２３ｄに常に当接している。
【００２４】
第２の直動型アクチュエータ１３４も同様の構成を有しており、ステッピングモータ１３４ａのローターは縦方向に沿った軸回りに正逆回転が可能である。ローターの正転に対して、シャフト１３４ｂは回転しながらその軸方向に沿って突出し、シャフト１３４ｃは回転しながら引き込まれ、ローターの逆転に対して、シャフト１３４ｂは回転しながらその軸方向に沿って引き込まれ、シャフト１３４ｃは回転しながら突出する。シャフト１３４ｂ、１３４ｃの先端部にはボール（図示せず）が埋設されており、このボールが目標物を押圧する。シャフト１３４ｂ、１３４ｃの先端部は開口部２３の面２３ａ、２３ｂに常に当接している。
【００２５】
ステッピングモータ１３３ａのローターを正転させるとシャフト１３３ｂはｘ１方向に突出し、シャフト１３３ｃは引き込まれるので、レンズ支持枠２０はｘ１方向に変位され、ステッピングモータ１３３ａのローターを逆転させるとシャフト１３３ｃはｘ２方向に突出し、シャフト１３３ｂは引き込まれるので、レンズ支持枠２０はｘ２方向に変位される。
【００２６】
同様に、ステッピングモータ１３４ａのローターを正転させるとシャフト１３３ｂはｙ１方向に突出し、シャフト１３４ｃは引き込まれるので、レンズ支持枠２０はｙ１方向に変位され、ステッピングモータ１３４ａのローターを逆転させるとシャフト１３４ｃはｙ２方向に突出し、シャフト１３４ｂは引き込まれるので、レンズ支持枠２０はｙ２方向に変位される。
【００２７】
以上のように、ステッピングモータ１３３ａ、１３４ａの直線運動の組合せにより、光軸Ｏｌ、Ｏｒに直交する平面内において補正レンズ２１、２２が駆動される。このような補正光学装置が、双眼鏡において接眼レンズと対物レンズの間に位置決めされるよう配設される。
【００２８】
図３は、本実施形態における横方向の光軸の移動を補正する補正レンズ駆動回路のブロック図である。
横方向ジャイロセンサ２０１は、双眼鏡の光軸の横方向の振れ角速度を検出し、それに対応した電圧信号を出力する。横方向ジャイロセンサ２０１が出力した電圧信号は横方向増幅器２０２において増幅され、ＣＰＵ２０３のＡＤ変換入力端子ＡＤに入力される。ＣＰＵ２０３においてＡＤ変換入力端子ＡＤにより変換されたデジタル値をもとに積分演算等の所定の処理が行われ、出力ポートＰＯ０、ＰＯ１から２ビットの制御信号が出力される。ＣＰＵ２０３の出力ポートＰＯ０、ＰＯ１には横方向駆動回路２０４が接続されている。横方向駆動回路２０４では、ＣＰＵ２０３から入力された２ビットの制御信号をもとに第１の直動型アクチュエータ１３３の駆動信号を生成し、出力端子Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３から出力する。
【００２９】
出力端子Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３には、第１の直動型アクチュエータ１３３のステッピングモータ１３３ａのロータの駆動コイルが接続されている。駆動信号に従って駆動コイルに所定の電流が流され、ステッピングモータ１３３ａのローターが回転する。
【００３０】
さらに、ＣＰＵ２０３の出力ポートＰＯ２には、例えばトランジスタ等のスイッチ２０７の制御端子が抵抗Ｒ１を介して接続されている。スイッチ２０７の他方の端子は横方向駆動回路２０４に接続されている。出力ポートＰＯ２の制御信号に従ってスイッチ２０７がオンオフされ、それに伴い横方向駆動回路２０４への電源供給の停止及び開始が行なわれる。
【００３１】
ＣＰＵ２０３の入力ポートＰＩにはＡＤ変換入力のタイミングクロック発生用の発振器２０６が接続されている。発振器２０６から出力されるパルス信号に従って、ＣＰＵ２０３のＡＤ変換入力端子におけるＡＤ変換が行われる。
【００３２】
以上のように、横方向ジャイロセンサ２０１により検出される横方向における双眼鏡の光軸の振れ角速度に応じて第１の直動型アクチュエータ１３３のステッピングモータ１３３ａのローターが所定の向きに所定のパルス数回転される。その結果、横方向における像移動を打ち消すようにレンズ支持枠２０が押圧されるため、像振れが補正される。
【００３３】
尚、図３には図示していないが、ＣＰＵ２０３には縦方向における像振れを補正するための縦方向ジャイロセンサ、縦方向増幅器、縦方向駆動回路が接続されており、上述の横方向の像振れ補正と同様の処理が行われる。横方向駆動回路２０４に第１の直動型アクチュエータ１３３が接続されているのと同様に、縦方向駆動回路には第２の直動型アクチュエータ１３４が接続されており、縦方向駆動回路から出力される駆動信号に基づいて第２の直動型アクチュエータ１３４のステッピングモータ１３４ａが駆動され、縦方向における像振れが補正される。
【００３４】
図４は、本実施形態の横方向における像振れ補正の制御を示すフローチャートである。
双眼鏡のスイッチの操作等によりプログラムが開始されると、ステップＳ３００で、ステッピングモータ１３３ａ（図１参照）内のローターの駆動累積ステップ数を示す変数ＳＴＣの値がクリアされる。尚、変数ＳＴＣにはローターが正転した場合、そのステップ数が加算され、ローターが逆転した場合、そのステップ数が減算される。次いでステップＳ３０１で入力ポートＰＩに入力される信号がハイかローかを判断する。信号がハイの場合、すなわちパルスが検出されたらステップＳ３０２へ進む。パルスが検出されない間は発振器２０６（図３参照）が立ち上がっていない状態なので次の処理へは進まない。換言すれば、発振器２０６から出力されるパルス信号毎に、ステップＳ３０２以降の処理が行われる。
【００３５】
ステップＳ３０２では、横方向ジャイロセンサ２０１から出力され横方向増幅器２０２により増幅された電圧信号が、ＣＰＵ２０３のＡＤ変換入力端子ＡＤによりデジタル値に変換される。次いでステップＳ３０３では、積分演算が行われる。積分演算はデジタル変換された横方向ジャイロセンサ出力の電圧信号をデジタル変換毎に累積加算することにより行われる。以上のようにして双眼鏡の横方向における光軸角度位置情報を示すデータが算出される。
【００３６】
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で算出された双眼鏡の横方向における光軸角度位置情報と、変数ＳＴＣにステッピングモータ１３３ａの１ステップの回転に対応するレンズ支持枠２０の駆動量Ｓを掛けた値との差分が算出される。すなわちステップＳ３０４では、双眼鏡の光軸角度位置情報と補正レンズ２１、２２の基準位置（補正レンズ２１、２２の光軸が双眼鏡の他の光学系の光軸と一致する位置）からの距離との差分が算出される。次いでステップＳ３０５でその差分と正の閾値ＳＨが比較され、差分が正の閾値ＳＨより大きい場合はステップＳ３０６へ進み、小さい場合はステップＳ３０９へ進む。尚、本実施形態において閾値ＳＨは、通常、レンズ支持枠２０の１ステップ駆動量Ｓと等しく設定される。
【００３７】
上述のように、双眼鏡の光軸角度位置情報は、ジャイロセンサ出力を積分演算して算出され、一方変数ＳＴＣは補正レンズ支持枠２０をｘ１方向へ移動させるローターの正転のステップ数を加算し、ｘ２方向へ移動させるローターの逆転を減算して算出される。従って、差分が正の閾値ＳＨより大きい場合とは、双眼鏡の光軸の横方向角度位置情報が、補正レンズ２１、２２の現在位置、すなわちＳＴＣ×Ｓを、レンズ支持枠２０の１ステップ駆動量Ｓ以上、上回っている場合である。
【００３８】
ステップＳ３０６で出力ポートＰＯ２から出力される制御信号がローにセットされる。出力ポートＰＯ２の制御信号がローとなると、スイッチ２０７がオンとなり、横方向駆動回路２０４に電源が供給される。ステップＳ３０７で変数ＳＴＣの値をインクリメントし、次いでステップＳ３０８で、ステッピングモータ１３３ａを１ステップ正転させる制御信号を出力ポートＰＯ０、ＰＯ１から出力する。ステップＳ３０６の処理により横方向駆動回路２０４には電源が供給された状態にあるため、出力ポートＰＯ０、ＰＯ１の制御信号に基づいて、ステッピングモータ１３３ａのロータの駆動コイルに所定の方向に駆動電流が流れ、ロータが正転する。ロータの正転はシャフト１３３ｃ（図１、図２参照）を介して直線運動となってレンズ支持枠２０へ伝達され、レンズ支持枠２０はｘ１方向へ駆動される。その結果、双眼鏡の他の光学系の光軸のｘ２方向への移動が所定量相殺される。その後、処理はステップＳ３０１へ戻る。
【００３９】
一方、ステップＳ３０９は、差分と負の閾値ＳＨが比較される。差分が負の閾値ＳＨより小さい場合はステップＳ３１０へ進む。差分が負の閾値ＳＨより小さい場合とは、双眼鏡の光軸角度位置情報が、補正レンズ２１、２２の現在位置、すなわちＳＴＣ×Ｓを、レンズ支持枠２０の１ステップの駆動量Ｓ以上、下回っている場合である。ステップＳ３１０で出力ポートＰＯ２から出力される制御信号がローにセットされる。出力ポートＰＯ２の制御信号がローとなると、スイッチ２０７がオンとなり、横方向駆動回路２０４に電源が供給される。次いでステップＳ３１１で変数ＳＴＣの値をデクリメントし、次いでステップＳ３１２で、ステッピングモータ１３３ａを１ステップ逆転させる制御信号を出力ポートＰＯ０、ＰＯ１から出力する。ステップＳ３１０の処理により横方向駆動回路２０４には電源が供給された状態にあるため、出力ポートＰＯ０、ＰＯ１の制御信号に基づいて、ステッピングモータ１３３ａのロータの駆動コイルに所定の方向に駆動電流が流れ、ロータが逆転する。ロータの逆転はレンズ支持枠２０へ直線運動となって伝達され、レンズ支持枠２０はｘ２方向へ駆動される。その結果、双眼鏡の他の光学系の光軸のｘ１方向への移動が所定量相殺される。その後、処理はステップＳ３０１へ戻る。
【００４０】
ステップＳ３０９において、差分が負の閾値ＳＨ以上の場合はステップＳ３１３へ進む。ステップＳ３１３では出力ポートＰＯ２から出力される制御信号がハイにセットされる。出力ポートＰＯ２の制御信号がハイになると、スイッチ２０７はオフとなり、横方向駆動回路２０４への電源の供給は停止される。その後、処理はステップＳ３０１へ戻る。
【００４１】
本実施形態の作用について図５を用いて説明する。図５は、上述の閾値ＳＨをレンズ支持枠２０の１ステップ移動量Ｓと等しく設定した場合における像振れ信号および補正光学系の移動量、及び補正光学系を駆動するためにステッピングモータ１３３ａのロータの駆動コイルに流される駆動電流を示すグラフである。
【００４２】
波形ａは像振れ信号の波形、すなわちジャイロセンサの出力値を積分演算して得られる双眼鏡の移動量を示す波形である。波形ｂは、補正レンズ２１、２２の移動量、すなわちステッピングモータ１３３ａのロータの１ステップの回転に相当するレンズ支持枠２０の１ステップ移動量Ｓに累積ステップ数ＳＴＣを掛けた値を示す波形である。また、波形ｃは従来の像振れ補正装置におけるステッピングモータのロータの駆動コイルの駆動電流の波形を示し、波形ｄは第１実施形態を適用した場合の駆動コイルの駆動電流を示す波形である。尚、破線ｅ１及びｅ２については後述する。
【００４３】
波形ｂがステップ的に変化するのは、像振れ信号と補正レンズの移動量との差分が、上述の閾値ＳＨ（本実施形態においてはレンズ支持枠２０の移動量Ｓ）を超える場合である。すなわち、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ６、ｔ１０、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４、ｔ１５において、レンズ支持枠２０は駆動される。一方、時間ｔ５、ｔ７、ｔ８、ｔ９、ｔ１１において、像振れ信号と補正レンズの移動量との差分は正の閾値ＳＨと負の閾値ＳＨの範囲内にあるので、レンズ支持枠２０は駆動されない。
【００４４】
従来の像振れ補正装置においては、波形ｃに示すように、レンズ支持枠２０を駆動させる必要性の有無にかかわらず、常時、ステッピングモータ１３３ａのロータの駆動コイルには駆動電流が流されている。
【００４５】
これに対し第１実施形態においては、波形ｄに示すように、時間ｔ５、ｔ７、ｔ８、ｔ９、ｔ１１のようにレンズ支持枠２０を駆動させる必要がない場合には、横方向駆動回路２０４への電源の供給は停止され、ステッピングモータ１３３ａのロータの駆動コイルには駆動電流は流されない。
【００４６】
以上のように、第１実施形態では、双眼鏡の光軸角度位置情報と補正レンズ２１、２２の基準位置（補正レンズ２１、２２の光軸が双眼鏡の他の光学系の光軸と一致する位置）からの距離との差分が正の閾値ＳＨと負の閾値ＳＨの範囲外にある場合、すなわち像振れ補正のためにレンズ支持枠２０を駆動する場合にのみ、横方向駆動回路２０４へ電源が供給され、ステッピングモータ１３３ａのコイルに駆動電流が流される。双眼鏡の光軸角度位置情報と補正レンズ２１、２２の基準位置からの距離との差分が正の閾値ＳＨと負の閾値ＳＨの範囲内にある場合、すなわち像振れ補正をする必要がなくレンズ支持枠２０を駆動しない場合には、横方向駆動回路２０４への電源の供給は停止され、ステッピングモータ１３３ａのロータの駆動コイルには駆動電流が流されない。従って、電力の消費量が節約され経済的である。
【００４７】
さらに、非通電時の場合におけるロータの位置の維持について図６を用いて説明する。図６はステッピングモータ１３３ａのロータを外部の力で回転させようとするときに発生するトルクを示すグラフであり、縦軸はトルク、横軸はロータの回転角度である。曲線Ａはロータが所定の位置（角度０°とする）に停止するようコイルに通電している場合のトルク曲線、曲線Ｂはコイルに通電してロータが角度０°に停止している状態においてコイルを非通電にした場合のトルク曲線である。
【００４８】
曲線Ａが示すように、コイルが通電されロータが角度０°で停止している場合、ロータに作用する外部的なトルクがホールディングトルクＴｈを超えるとロータは回転する。換言すれば、ロータに作用する外部的なトルクがホールディングトルクＴｈより小さければ、ロータは±θの範囲で位置保持能力を有する。
【００４９】
一方、コイルが非通電の場合は、ロータに作用する外部的なトルクがホールディングトルクＴｈよりも小さいディテントトルクＴｄを超えるとロータは回動する。ロータに作用する外部的なトルクがディテントトルクＴｄより小さければ、ロータは±θ／４の範囲で位置保持能力を有する。すなわち、コイルが非通電の場合、わずかな外力によりロータが回転しやすい。尚、ディテントトルクとは、コイルが励磁していない状態でロータを回転させようとする外部トルクに抗して元の位置を保持しようとしてロータが発する最大トルクをいう。
【００５０】
しかしながら第１実施形態では、ステッピングモータ１３３ａの回転運動を直線運動に変換してレンズ支持枠２０に伝達する伝達機構は、上述のようにねじ送り機構である。非通電時に双眼鏡に加えられる外力は像振れ補正装置のねじ送り機構のスラスト方向すなわち可動部の送り方向に伝達されるが、ロータの回転方向には所定の減速比で低減されて伝達され、ディテントトルクＴｄを超えるトルクは発生しない。従って、レンズ支持枠２０の不必要な移動が防止される。
【００５１】
図７は、本発明の第２実施形態が適用される光学装置における像振れ補正の処理手順を示すフローチャートである。尚、第２実施形態の光学装置の像振れ補正装置は図１及び図２に示す第１実施形態の像振れ補正装置と同様の装置が用いられ、その回路構成も図３に示すブロック図と同様のものが用いられる。ステップＳ４００からステップＳ４０４までの処理は、図４に示す第１実施形態における像振れ補正の処理手順を示すフローチャートのステップＳ３００からステップＳ３０４までと同様である。すなわち、ジャイロセンサの出力信号を積分することにより光学装置の光軸の角度位置情報が算出され、光軸の角度位置情報とステッピングモータの累積駆動量との差分が算出される。
【００５２】
ステップＳ４０５において、上述の差分と正の閾値ＳＨが比較され、差分が正の閾値ＳＨより大きい場合はステップＳ４０６へ進み、小さい場合はステップＳ４１０へ進む。尚、本実施形態において閾値ＳＨは、第１実施形態と同様、レンズ支持枠２０の１ステップ駆動量Ｓと等しい値とする。
【００５３】
ステップＳ４０６では出力ポートＰＯ２の出力信号がローか否かがチェックされる。処理がステップＳ４０６へ進んだ時点において、出力ポートＰＯ２の出力信号がローである場合とは、前回に入力ポートＰＩのパルスが検出されたときの処理において、スイッチ２０７がオンされ、横方向駆動回路２０４の制御信号がステッピングモータへ出力され、ステッピングモータが駆動されていた場合である。反対にステップＳ４０６において出力ポートＰＯ２の出力信号がハイである場合とは、前回の処理において、スイッチ２０７がオフされ、ステッピングモータが駆動されていない場合である。
【００５４】
ステップＳ４０６で出力ポートＰＯ２の制御信号がハイの場合、ステップＳ４０７へ進み、出力ポートＰＯ２の制御信号をローにセットし、ステップＳ４０１へ戻る。すなわち、ステッピングモータが駆動可能状態となる。
【００５５】
ステップＳ４０６で出力ポートＰＯ２の制御信号がローの場合、ステップＳ４０８へ進み、ステップＳ４０８及びＳ４０９において図４のステップＳ３０７、Ｓ３０８と同様の処理が行なわれる。すなわち、変数ＳＴＣの値がインクリメントされ、ステッピングモータ１３３ａを１ステップ正転させる制御信号が出力ポートＰＯ０、ＰＯ１から出力される。出力ポートＰＯ０、ＰＯ１の制御信号に基づいて、ステッピングモータ１３３ａのロータの駆動コイルに所定の方向に電流が流れ、ロータが正転し、レンズ支持枠２０がｘ１方向へ駆動され双眼鏡の他の光学系の光軸のｘ２方向への移動が所定量相殺される。その後、処理はステップＳ４０１へ戻る。
【００５６】
一方、ステップＳ４０５において上述の差分が正の閾値より小さい場合はステップＳ４１０へ進み、負の閾値より小さいか否かがチェックされる。差分が負の閾値より小さい場合はステップＳ４１１へ進む。
【００５７】
ステップＳ４１１ではステップＳ４０６と同様、出力ポートＰＯ２の出力信号がローか否かがチェックされる。すなわち、前回に入力ポートＰＩのパルスが検出されたときの処理において、スイッチ２０７がオンされステッピングモータが駆動されていたか、あるいは、スイッチ２０７がオフされステッピングモータが駆動されていなかったか、がチェックされる。
【００５８】
ステップＳ４１１で出力ポートＰＯ２の制御信号がハイの場合、ステップＳ４１２へ進み、出力ポートＰＯ２の制御信号をローにセットし、ステッピングモータを駆動可能状態としてステップＳ４０１へ戻る。
【００５９】
ステップＳ４１１で出力ポートＰＯ２の制御信号がローの場合、ステップＳ４１３へ進み、ステップＳ４１３及びＳ４１４において図４のステップＳ３１１、Ｓ３１２と同様の処理が行なわれる。すなわち、変数ＳＴＣの値がデクリメントされ、ステッピングモータ１３３ａを１ステップ逆転させる制御信号が出力ポートＰＯ０、ＰＯ１から出力される。出力ポートＰＯ０、ＰＯ１の制御信号に基づいて、ステッピングモータ１３３ａのロータの駆動コイルに所定の方向に電流が流れ、ロータが逆転し、レンズ支持枠２０がｘ２方向へ駆動され双眼鏡の他の光学系の光軸のｘ１方向への移動が所定量相殺される。その後、処理はステップＳ４０１へ戻る。
【００６０】
ステップＳ４１１において上述の差分が負の閾値より大きい場合はステップＳ４１５へ進み、出力ポートＰＯ２の制御信号がハイにセットされ、横方向駆動回路２０４への電源供給が停止される。その後ステップＳ４０１へ戻る。
【００６１】
以上のように、第２実施形態においては、補正光学系の光軸の角度位置情報とステッピングモータの駆動量との差分が正の閾値から負の閾値までの範囲外にある場合において、出力ポートＰＯ２の制御信号がハイがローかに応じて、すなわち横方向駆動回路２０４に電源が供給されステッピングモータ１３３ａのロータの駆動コイルに駆動電流が流されているか否かに応じて、異なった処理が施される。出力ポートＰＯ２の制御信号がハイで横方向駆動回路２０４への電源の供給が停止され、ロータの駆動コイルに駆動電流が流されていない場合は、横方向駆動回路２０４への電源供給が再開されるのみであり、その結果、電源の供給が停止される前と同一方向にロータの駆動コイルに駆動電流が流される。一方、出力ポートＰＯ２の制御信号がローで横方向駆動回路２０４へ電源が供給されており、ロータの駆動コイルに駆動電流が流されている状態のときは、第１実施形態と同様、上述の差分が相殺されるようステッピングモータ１３３ａが駆動される。
【００６２】
第２実施形態の作用について、図８〜図１１を用いて説明する。図８〜図１０は、ステッピングモータ１３３ａのロータとステータを模式的に示す図である。尚、説明を簡略にするために図８〜図１０には２相駆動のステッピングモータを示しているがこれに限るものでない。また、図１１は、第２実施形態における像振れ信号および補正光学系の移動量、及び補正光学系を駆動するためにステッピングモータのロータの駆動コイルに流される駆動電流を示すグラフである。グラフ中の各波形ａ〜ｄは図５のグラフと同様である。
【００６３】
図８において、ステータ１４１にＮ極が励磁されステータ１４２にＳ極が励磁されるよう、ステータ１４１、１４２に巻き回されたロータの駆動コイルに駆動電流が流されている。また、ステータ１４３にＮ極が励磁されステータ１４４にＳ極が励磁されるよう、ステータ１４３、１４４に巻き回されたロータの駆動コイルに駆動電流が流されている。このような励磁状態において、ロータ１５０はＳ極の磁極が最も強い部分がステータ１４１、１４３の間に位置決めされ、Ｎ極の磁極が最も強い部分ステータ１４２、１４４の間に位置決めされた状態で、安定して停止している。
【００６４】
この状態でコイルを非通電状態にした場合、ロータは図８に示す位置で一応停止しているが通電時のように安定しているわけではなく、最も磁極の強い部分が磁性体であるステータに対向するよう回転するポテンシャルを有している。従って、ステータ１４１〜１４４のコイルを非通電にすると、ロータ１５０は図９若しくは図１０に示す位置まで回転して安定する。
【００６５】
図５のグラフの時間ｔ５においてステッピングモータ１３３ａのロータの駆動コイルが非通電状態になると、上述のようにロータは通電状態における停止位置から図９若しくは図１０に示す位置まで回転し、安定して停止する。それに伴い、レンズ支持枠２０はステッピングモータ１３３ａの半ステップの回転に対応する駆動量分ずれた位置（図５の破線ｅ１若しくはｅ２で示す位置）まで移動する。すなわち、理論上はレンズ支持枠２０は波形ｂで示す位置で停止するが、実際には破線ｅ１若しくはｅ２に示す位置で停止する。ロータが何れの位置で停止し、レンズ支持枠２０がｅ１、ｅ２のどちらの位置まで移動するのかは、駆動コイルが非通電になったときの外力の方向等に左右される。
【００６６】
時間ｔ５においてｅ２の位置までレンズ支持枠２０が駆動された場合、時間ｔ６において再びロータの駆動コイルに通電される際、補正光学系を像振れ波形に追従させるためには、ステッピングモータ１３３ａを１．５ステップ分（図５中のｆ分に相当）回転させることになり、ステッピングモータ１３３ａの制御が脱調を起こす可能性がある。
【００６７】
第２実施形態では、双眼鏡の光軸の角度位置情報とステッピングモータの累積駆動量との差分が正の閾値ＳＨから負の閾値ＳＨまでの範囲外にあっても、ロータの駆動コイルが非通電の場合はコイルを通電状態にするのみで、像振れ補正のためのステップ駆動は行なわれない。従って、ロータは通電時の安定位置まで回転して停止するのみである。すなわち、図１１の波形ｂに示すように時間ｔ６、ｔ１０においてレンズ支持枠２０はステップ駆動はされず、時間ｔ１〜ｔ４、７、ｔ１１〜ｔ１５のように、上述の差分が正の閾値ＳＨから負の閾値ＳＨまでの範囲外にあって、かつロータの駆動コイルが通電状態にある場合にのみ、ステップ駆動が行なわれる。従って、電力節約のためロータの駆動コイルを非通電状態にした場合にロータがどちらの位置まで回転していたとしても、再度通電状態にする際、ステッピングモータ１３３ａの制御において脱調を起こすことが防止される。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、消費電力が節約でき経済性のよい像振れ補正装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態が適用される像振れ補正装置の斜視図である。
【図２】像振れ補正装置の正面図である。
【図３】本発明の実施形態が適用されるブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態の像振れ補正制御のフローチャートである。
【図５】第１実施形態の手振れ波形、補正光学系の駆動波形を示すグラフである。
【図６】ステッピングモータのロータのトルク曲線を示すグラフである。
【図７】本発明の第１実施形態の像振れ補正制御のフローチャートである。
【図８】通電時のステッピングモータのロータの安定位置を模式的に示す図である。
【図９】非通電時のステッピングモータのロータの安定位置を模式的に示す図である。
【図１０】非通電時のステッピングモータのロータの安定位置を模式的に示す図である。
【図１１】第２実施形態の手振れ波形、補正光学系の駆動波形を示すグラフである。
【符号の説明】
２０レンズ支持枠
２１、２２補正レンズ
２３開口部
１３３第１の直動型アクチュエータ
１３４第２の直動型アクチュエータ
１３３ａ、１３４ａステッピングモータ
１３３ｂ、１３３ｃ、１３４ｂ、１３４ｃシャフト

Claims

光学装置のぶれ量を検出するぶれ検出手段と、
前記光学装置のぶれによる像振れを補正する補正光学系と、
ステッピングモータと、前記ステッピングモータと前記補正光学系との間に介在し、前記ステッピングモータの回転運動を前記補正光学系の運動に変換する伝達機構であって、前記コイルが非通電状態にある場合の前記ステッピングモータのロータのディテントトルクを超えないよう、前記光学装置に加えられた外力を低減して前記ステッピングモータへ伝達する伝達機構とを有し、前記補正光学系を所定量駆動する１ステップ単位で駆動する駆動手段と、
前記ぶれ検出手段から出力されるぶれ量と前記駆動手段のステップ駆動量から算出される前記補正光学系の位置を示す値との差分が所定の閾値を超えているとき、前記ステッピングモータのコイルに流れる駆動電流を制御することにより前記差分が相殺されるよう前記駆動手段を駆動する制御手段とを備え、
前記差分が前記所定の閾値を超えていないとき、前記制御手段が前記コイルを非通電状態にすることを特徴とする像振れ補正装置。
前記制御手段は、前記差分が前記所定の閾値を超えている場合、前記駆動手段を介して前記コイルを通電し、前記ステッピングモータのロータを所定の単位角度分回転させることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
さらに、前記コイルに流す駆動電流を制御する駆動回路と、前記駆動回路に電源を供給するスイッチとを有し、前記制御手段が前記スイッチをオンオフ制御することにより、前記駆動回路への電源の供給及び停止が行なわれることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
前記差分が前記所定の閾値を超えている場合において、前記電源の供給が停止しているときは、前記制御手段が、前記コイルにおいて前記電源の供給が停止される前と同一方向に前記駆動電流が流れるよう前記電源の供給を開始し、前記電源が供給されているときは、前記ステッピングモータが駆動され前記差分が相殺されるよう、前記制御手段が前記コイルにおける前記駆動電流の方向を制御することを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
光学装置のぶれ量を検出するぶれ検出手段と、
前記光学装置のぶれによる像振れを補正する補正光学系と、
ステッピングモータと、前記ステッピングモータと前記補正光学系との間に介在し、前記ステッピングモータの回転駆動を所定の減速比で減速して前記補正光学系に伝達する伝達機構とを有し、前記補正光学系を所定量駆動する１ステップ単位で駆動する駆動手段と、
前記ぶれ検出手段から出力されるぶれ量と前記駆動手段のステップ駆動量から算出される前記補正光学系の位置を示す値との差分が所定の閾値を超えているとき、前記ステッピングモータのコイルに流れる駆動電流を制御することにより前記差分が相殺されるよう前記駆動手段を駆動する制御手段とを備え、
前記差分が所定の閾値を超えていないとき、前記制御手段が前記コイルを非通電状態にすることを特徴とする像振れ補正装置。
前記光学装置に加えられた外力が前記補正光学系を介して前記ステッピングモータに伝達され前記ステッピングモータに発生する外部トルクが、前記ステッピングモータの非励磁状態におけるディテント・トルクよりも小さくなるよう、前記減速比が設定されていることを特徴とする請求項５に記載の像振れ補正装置。
前記光学装置が一対の望遠光学系を備える双眼鏡であることを特徴とする請求項１または請求項５に記載の像振れ補正装置。
前記伝達機構がねじ送り機構であることを特徴とする請求項１または６に記載の像振れ補正装置。