JPH0282112A - Vibration detecting device using optical fiber gyro - Google Patents

Vibration detecting device using optical fiber gyro

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JPH0282112A
JPH0282112A JP63235156A JP23515688A JPH0282112A JP H0282112 A JPH0282112 A JP H0282112A JP 63235156 A JP63235156 A JP 63235156A JP 23515688 A JP23515688 A JP 23515688A JP H0282112 A JPH0282112 A JP H0282112A
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JP
Japan
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optical fiber
vibration
loop
axis
fiber loop
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JP63235156A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Washisu
晃一 鷲巣
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable high-accuracy vibration detection by providing optical fiber loops in planes which surround a vibration center line and slant to the vibration center line. CONSTITUTION:Sensitivity axes 12a and 12b of the optical fiber loops 11a and 11b have specific angles to the center axes of the longitudinal shake 13a and lateral shake 13b of a camera to be detected. Therefore, the detection output of a loop 11a is separated into a longitudinal shake angular velocity component 13' and a component 14 of rotation around an optical axis of photography and a component regarding the sensitivity axis 12a can be considered while decomposed into vectors. Similarly, the output of the loop 11b is considered to be an output generated by superposing the lateral shake angular velocity component 13b' and component 14 one over the other. Here, the component 14 is much smaller than the components 13a' and 13b', so the component 14 can be ignored. Then light beams propagated in the loops 11a and 11b are inputted to detectors 45a and 45b respectively to detect variation in the intensity of interference light and the variation is integrated and amplified by an analog integrator and outputted to driving parts 47a and 47b of a correction optical system 46.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、比較的低い周波数の振動を受ける機器の振動
検出装置に関し、具体的には、例えばカメラに搭載され
て1〜12Hz程度の低周波数の振動情報を検出するこ
とで像プレ防止を図るシステムに利用される光ファイバ
ーを用いた角速度センサに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a vibration detection device for equipment that receives relatively low frequency vibrations, and specifically relates to a vibration detection device that is mounted on, for example, a camera and detects vibrations at a low frequency of about 1 to 12 Hz. This invention relates to an angular velocity sensor using an optical fiber that is used in a system that prevents image distortion by detecting frequency vibration information.

(発明の背景) 本発明を、これが好適に利用される代表的な装置である
カメラの場合を例にして以下説明する。
(Background of the Invention) The present invention will be described below using a camera as an example, which is a typical device in which the present invention is suitably utilized.

近時におけるカメラでは、撮影に重要な操作である例え
ば露出決定やピント合せについては、これを決める露出
情報、ピント情報の検出を含め、検出情報に基づく撮影
機構の動作制御、例えば検出された露出情報に基づく絞
り機構の制御あるいはピント情報に基づくレンズの焦点
合せ機構の制御等を自動化して行なうようにしたものが
多く提供されている。
In modern cameras, important operations for photography, such as exposure determination and focus adjustment, include detection of exposure and focus information that determines these operations, as well as operation control of the photographing mechanism based on the detected information, such as the detected exposure. Many devices have been provided that automate the control of the diaphragm mechanism based on information or the control of the lens focusing mechanism based on focus information.

しかしカメラのブレに由来する撮影画像のブレ(いわゆ
る像ブレ)については、上述した他の機構にくらべてそ
の自動化の困難性から研究・開発が遅れており、最近ま
で像プレについては撮影者の技信に依存する形で殆んど
放置されていた。このためカメラのいわゆる手ブレによ
る撮影失敗のケースはしばしばみられている。
However, research and development on camera shake caused by camera shake (so-called image blur) has lagged behind due to the difficulty of automating it compared to the other mechanisms mentioned above. It was largely abandoned as it depended on technical knowledge. For this reason, cases of failure in photographing due to so-called camera shake often occur.

撮影に際しての像プレ防止の自動制御化の問題を考える
と、第一に、像ブレはカメラを支持する撮影者の手プレ
に由来して生ずるものであるから、その制御対象となる
振動は通常1〜12Hz程度の低周波数の振動に係わる
ものであり、撮影に際しこの振動を人為的抑止すること
は難かしいという前提にたって、結局、レリーズ時にか
かる振動を起こしていても像ブレのない写真の撮影を可
能とすることが必要であり、このためには第二に、その
時のカメラに生じている振動を検出し、この振動の影響
を解消するように撮影系のレンズを該振動とは逆方向に
補正振動させてやる、という解決策が考えられる。
Considering the issue of automatic control to prevent image blur during shooting, firstly, image blur is caused by the hand movement of the photographer who supports the camera, so the vibration that is the subject of control is usually It is related to low-frequency vibrations of about 1 to 12 Hz, and based on the premise that it is difficult to artificially suppress these vibrations during shooting, it is possible to take pictures without image blur even if such vibrations occur at the time of release. It is necessary to be able to take pictures, and to do this, the second step is to detect the vibrations that are occurring in the camera at that time, and to set the camera lens in the opposite direction to the vibrations to eliminate the effects of this vibration. A possible solution is to vibrate in the correct direction.

従ってかかる問題に対する機構的な対処のためには、一
つにはカメラに実際に生じている振動を精度よく検出す
る振動検出装置が必要であり、他の一つには、撮影レン
ズ系を補正振動可能な構造とし、かつこれを補正振動さ
せる駆動装置が必要になる。
Therefore, in order to mechanically deal with this problem, one is required to have a vibration detection device that accurately detects the vibration actually occurring in the camera, and the other is to correct the photographic lens system. It is necessary to have a structure that can vibrate and a drive device that can vibrate the structure in a corrective manner.

(従来の技術) 以上のようなカメラの像プレ防止システムを構成する場
合に必須となるカメラのブレ(振動)情報の検出のため
の装置構成は、原理的に言えば、角速度、角加速度等を
検出する振動センサと、このセンサからの信号を電気的
あるいは機械的に積分して角変位信号として出力する積
分装置とを要し、このうち前者の振動センサとして適用
可能なものの一つに、光ファイバージャイロが考えられ
る。
(Prior Art) In principle, the device configuration for detecting camera shake (vibration) information, which is essential when configuring the camera image blur prevention system as described above, is based on information such as angular velocity, angular acceleration, etc. It requires a vibration sensor that detects the angular displacement, and an integration device that electrically or mechanically integrates the signal from this sensor and outputs it as an angular displacement signal. A fiber optic gyro could be considered.

この光ファイバージャイロの原理を第7図により説明す
ると、光源51より出た光はハーフミラ−52により二
分されて、これら二分されたそれぞれの光は光ファイバ
ーループ53の両端の光ファーバーに入射する。そして
これらの入射した光は光ファイバーループ53内を左回
りと右回りに伝搬した後、それぞれ反対側の端部より出
射し、上記ハーフミラ−52により合成されて光検出器
54へと導かれる。この時光ファイバーループ53が回
転していると、右回りと左回りに伝搬する光に、回転角
速度に比例した次式(1)で示されるいわゆるサニヤッ
クの位相差△θが生ずる。
The principle of this optical fiber gyro will be explained with reference to FIG. 7. Light emitted from a light source 51 is split into two by a half mirror 52, and each of the split lights enters optical fibers at both ends of an optical fiber loop 53. These incident lights propagate counterclockwise and clockwise within the optical fiber loop 53, and then exit from opposite ends, are combined by the half mirror 52, and guided to the photodetector 54. When the optical fiber loop 53 is rotating at this time, a so-called Sagnac phase difference Δθ proportional to the rotational angular velocity and expressed by the following equation (1) occurs between the light propagating clockwise and counterclockwise.

Δ θ = (ここでΔθ λ 4“8L Ω Cλ :サニャック効果による位相差 :光ファイバーループの半径 :光フアイバー長 :真空中の光の速度 :光の波長 (光フアイバー中での波長) Ω:回転角速度       ) また干渉光の出力Iは次式(2)で示される。Δ θ = (Here Δθ λ 4"8L Ω Cλ : Phase difference due to Sagnac effect : radius of optical fiber loop : Optical fiber length :Speed of light in vacuum :wavelength of light (wavelength in optical fiber) Ω: rotational angular velocity) Further, the output I of the interference light is expressed by the following equation (2).

I =A(1+cosΔθ)       (2)(こ
こでA:定数) したがって、この干渉光の強度変化を光検出器54で検
出することで回転角速度Ωを検出することが可能となる
I = A (1 + cos Δθ) (2) (where A: constant) Therefore, by detecting the intensity change of this interference light with the photodetector 54, it becomes possible to detect the rotational angular velocity Ω.

この光ファイバージャイロは、光源の出力端から干渉光
の検出端までの光の伝搬路をすべて光ファイバーで構成
することも可能であり、高精度化、長寿命化、低価格化
が期待できるものとして近時において注目されている技
術の一つである。
This fiber-optic gyro is capable of configuring the entire light propagation path from the output end of the light source to the detection end of the interference light using optical fibers, and is expected to offer higher precision, longer life, and lower cost. This is one of the technologies that is currently attracting attention.

次にこの光ファイバージャイロを振動検出装置としてカ
メラに搭載した場合の問題を第6図〜第8図に基づいて
説明する。
Next, problems when this optical fiber gyro is mounted on a camera as a vibration detection device will be explained based on FIGS. 6 to 8.

第6図に示した例は、カメラの撮影光軸41に対してカ
メラ先端側の縦方向41a及び横方向41bの振動を検
出する場合のものとして示している。この図において4
2はレンズ鏡筒であり、46は8を先光学系の一部を構
成すると共に、振動に対する補正のために撮影光軸に直
角な直交2軸方向についての移動が可能に設けられてい
る補正光学系、47a、47bは当該直交2軸方向に該
補正光学系46を移動駆動させるための駆動部を示して
いる。この駆動部47a、47bにより補正光学系46
を補正振動させることで、カメラの振動による像面48
での像プレを補正した像の安定化が確保可能となる。
The example shown in FIG. 6 is for detecting vibrations in the vertical direction 41a and the horizontal direction 41b on the distal end side of the camera with respect to the photographing optical axis 41 of the camera. In this figure, 4
Reference numeral 2 denotes a lens barrel, and reference numeral 46 constitutes a part of the optical system, and a correction device is provided so as to be movable in two orthogonal axes perpendicular to the photographing optical axis in order to correct for vibrations. Optical systems 47a and 47b indicate drive units for moving and driving the correction optical system 46 in the two orthogonal axes directions. The correction optical system 46 is
The image plane 48 due to camera vibration is corrected by vibrating the image plane 48.
It becomes possible to ensure the stabilization of the image by correcting the image pretension at .

そしてこのような駆動部47a、47bによる補正光学
系46の補正振動を行なわせるために、第6図は次の構
成の光フィバージャイロを利用して振動検出を行なう例
のものを示している。すなわちこの振動検出装置の構成
は、縦方向41aのブレを検出するための概ね垂直姿勢
の光フィバーループ43aをレンズ鏡筒42の側部に、
また概ね水平姿勢をなす光フィバーループ43bをレン
ズ鏡筒42の上部に備え、これらのループ内でのサニヤ
ック効果に基づく位相差を不図示の光検出器で検出して
図示44a、44bの方向(つまり鉛直軸回り及び水平
軸回りの回転方向)に関する角速度情報とし、更にこれ
を例えばアナログ積分器を含む検出器45a、45bに
より角変位の信号に変換して、上記補正光学系46の駆
動部47a。
FIG. 6 shows an example in which an optical fiber gyro having the following configuration is used to perform vibration detection in order to perform correction vibration of the correction optical system 46 by the driving units 47a and 47b. That is, the configuration of this vibration detection device includes an optical fiber loop 43a in a substantially vertical position on the side of the lens barrel 42 for detecting vibration in the vertical direction 41a.
In addition, an optical fiber loop 43b having a generally horizontal attitude is provided at the upper part of the lens barrel 42, and a photodetector (not shown) detects the phase difference based on the Sagnac effect within these loops, and detects the phase difference in the directions 44a and 44b ( In other words, the angular velocity information regarding the direction of rotation around the vertical axis and the horizontal axis) is further converted into an angular displacement signal by detectors 45a and 45b including, for example, an analog integrator. .

47bに入力するようになっている。47b.

(発明が解決しようとする課題) 以上のような光ファイバージャイロで検出されるサニヤ
ック効果による位相差△θを上記式(1)に関してみる
と、その感度は光ファイバージャイロ長しに比例するこ
とが分り、測定精度を向上させるためにはこの光ファイ
バージャイロ長りを長くしてゆくことが好ましいことに
なる。
(Problem to be Solved by the Invention) When we look at the phase difference Δθ due to the Sagnac effect detected by the optical fiber gyro as described above in relation to the above equation (1), we find that its sensitivity is proportional to the length of the optical fiber gyro. In order to improve measurement accuracy, it is preferable to increase the length of this optical fiber gyro.

ところで上記第6図で示されている形式でカメラのレン
ズ鏡筒に光ファイバーループが収まるようにするには、
そのループの外径63を大きくすることに制約がある。
By the way, in order to fit the optical fiber loop into the camera lens barrel in the format shown in Figure 6 above,
There are restrictions on increasing the outer diameter 63 of the loop.

すなわちレンズ鏡筒42はその径で決まる曲率をもって
いるため、鏡筒内壁61−外壁62の間に光ファイバー
ループを収納させるとしても第8図に示しているように
大きな径の平面ループをこの範囲に収めることはできな
いからである。他方、光ファイバーループの外径を変化
させずに光ファイバーループ長を長くするためにその巻
き数を多くして内径を小さくしていくと、内径側の光フ
ァイバーループの曲率が極めて大きくなって光ファイバ
ーが折れたり、歪むなどの問題を招く、シたがって′s
6図の形式の構成では光ファイバーループ長りを長くす
ることには限界があり、結局、角速度検出の測定精度を
向上させることは難かしいという問題があった。
In other words, since the lens barrel 42 has a curvature determined by its diameter, even if an optical fiber loop is to be housed between the inner wall 61 and the outer wall 62 of the lens barrel, it is necessary to place a large diameter planar loop in this range as shown in FIG. This is because it cannot be contained. On the other hand, if the number of turns of the optical fiber loop is increased to make the inner diameter smaller in order to increase the length of the optical fiber loop without changing the outer diameter of the optical fiber loop, the curvature of the optical fiber loop on the inner diameter side becomes extremely large, causing the optical fiber to break. This may lead to problems such as distortion or distortion.
In the configuration shown in FIG. 6, there is a limit to increasing the length of the optical fiber loop, and as a result, it is difficult to improve the measurement accuracy of angular velocity detection.

(課題を解決するための手段) 本発明は以上のような光ファイバーループを構成要素と
して含む光ファイバージャイロを用いた振動検出装置の
構成を改良し、カメラのレンズ鏡筒のようにその組付は
部分の構造が容積的あるいは形状的に制約されている場
合にも、優れた測定精度で振動情報を検出することがで
きる新規な構成の振動検出装置を提供することを目的と
する。
(Means for Solving the Problems) The present invention improves the configuration of a vibration detection device using an optical fiber gyro that includes the above-described optical fiber loop as a component, and its assembly can be done in parts like a camera lens barrel. An object of the present invention is to provide a vibration detection device with a novel configuration that can detect vibration information with excellent measurement accuracy even when the structure of the device is limited in volume or shape.

而して、かかる目的の実現のためになされた本発明より
なる光ファイバージャイロを用いた振動検出装置の特徴
は、振動体に光ファイバージャイロを搭載し、該光ファ
イバージャイロの光ファイバーループ内を逆方向に伝搬
する2方向の光が該振動体の振動により生ずるサニヤッ
クの位相差を検出することで、該振動体の振動角速度を
検出する振動検出装置において、一の軸回りに関する微
小角度の上記振動を検出するために、該軸に対し傾斜し
た平面内に、該振動の中心線を囲んで上記光ファイバー
ループを配置したという構成をなすところにある。
Therefore, the characteristics of the vibration detection device using an optical fiber gyro according to the present invention, which has been made to achieve this purpose, is that an optical fiber gyro is mounted on the vibrating body, and the vibration is propagated in the opposite direction within the optical fiber loop of the optical fiber gyro. In a vibration detection device that detects the vibration angular velocity of the vibrating body by detecting the Sagnac phase difference caused by the vibration of the vibrating body, the vibration in two directions is detected at a minute angle about one axis. Therefore, the optical fiber loop is arranged in a plane inclined with respect to the axis, surrounding the center line of the vibration.

本発明の振動検出装置は、搭載部分の構造が制限されて
いるカメラの手プレ防止システムに対して特に好適に適
用され、この場合には、カメラを通常の撮影姿勢で保持
した場合に撮影光軸に直角な平面内で鉛直方向及び水平
方向の各軸回り関する振動を検出対象として、それぞれ
の軸に関し各独立に構成することが好ましい。
The vibration detection device of the present invention is particularly suitably applied to a camera shake prevention system where the structure of the mounting part is restricted.In this case, when the camera is held in a normal shooting posture, It is preferable to detect vibrations about each axis in the vertical direction and horizontal direction within a plane perpendicular to the axis, and to configure each axis independently.

本発明をカメラに適用した場合において、光ファイバー
ジャイロの構成要素としての光ファイバーループは、カ
メラのレンズ鏡筒あるいはカメラ本体のいずれに搭載す
るようにしてもよい。またカメラにおけるいわゆる手プ
レ振動は通常の撮影姿勢において上述の如く概ね鉛直方
向と水平方向であり、したがってこれらの軸に対し傾斜
した平面内で撮影光軸を囲むように光ファイバーループ
を配置するには、例えば円筒状のレンズ鏡筒に巻くルー
プは一般的には楕円形のものとなるから、上記式(1)
のa(光ファイバーループの半径)は、厳密な意味では
、与えられる楕円形により決まる式に修正することが必
要である。
When the present invention is applied to a camera, the optical fiber loop as a component of the optical fiber gyro may be mounted on either the lens barrel of the camera or the camera body. In addition, the so-called hand vibration in a camera is generally in the vertical and horizontal directions as mentioned above in the normal shooting posture, so it is difficult to arrange the optical fiber loop so as to surround the shooting optical axis in a plane tilted to these axes. For example, since the loop wound around a cylindrical lens barrel is generally elliptical, the above formula (1)
In a strict sense, a (radius of the optical fiber loop) must be modified to a formula determined by the given ellipse.

なおまた、カメラにおいて問題となる手ブレ振動は上記
鉛直方向及び水平方向の直交2軸回りに関するものに限
定されると解しても実質的に問題はないから、該軸に対
し傾斜する光ファイバーループによる振動検出の感度軸
が当該軸に一致していなくとも、いわゆる像プレ防止の
システムを構成することに格別の不都合はないと考えら
れるが、更に振動検出の精度を向上させるためには、撮
影光軸回りの振動角速度を別に検出し、これと上記傾斜
した光ファイバーループにより検出される振動角速度の
出力の差分を求めるようにすることも好ましい。
Furthermore, since there is no substantial problem even if it is understood that the camera shake vibration that is a problem in cameras is limited to those around the two orthogonal axes, the vertical and horizontal directions, the optical fiber loop that is tilted with respect to the axes is Even if the sensitivity axis of vibration detection by It is also preferable to separately detect the vibration angular velocity around the optical axis, and to calculate the difference between this and the output of the vibration angular velocity detected by the inclined optical fiber loop.

(作   用) 本発明によれば、光ファイバージャイロを用いて、目的
とする振動検出のための装置を、レンズ鏡筒等の構造が
制約された対象に無理なくかつ都合よく搭載させること
ができ、しかも光ファイバー長を長くできるため、測定
の精度向上に有効である。
(Function) According to the present invention, an optical fiber gyro can be used to easily and conveniently mount a target vibration detection device on a structurally restricted object such as a lens barrel. Moreover, since the length of the optical fiber can be increased, it is effective in improving measurement accuracy.

(実 施 例) 以下本発明をカメラの像プレ防止のための振動を検出す
るシステムとして適用した場合の例として示した図面に
示す実施例に基づいて説明する。
(Example) The present invention will be described below based on an example shown in the drawings, which is an example of the case where the present invention is applied as a system for detecting vibration for preventing image blurring of a camera.

実施例1 第1図は本発明よりなる光ファイバージャイロを用いた
振動検出装置の構成概要の一例を示したものであり、こ
の図において、llaはカメラの縦ブレ(図面の垂直方
向のブレ)を検出するために設けられた光ファイバール
ープを示しており、同様にllbはカメラの横ブレ(図
面の垂直軸回りのブレ)を検出するために設けられた光
ファイバーループを示している。
Embodiment 1 Figure 1 shows an example of a general configuration of a vibration detection device using an optical fiber gyro according to the present invention. Similarly, llb indicates an optical fiber loop provided for detecting lateral camera shake (shake around the vertical axis in the drawing).

これらの光ファイバーループlla、llbの感度軸(
すなわち各ループ面の中心点の垂線)12a、12bは
、実際の検出すべきカメラの縦ブレ13a(カメラボデ
ィを中心とし、撮影光軸に直角な水平軸回りの回転)の
中心軸、および横プレ13b(カメラボディを中心とし
た鉛直軸回りの回転)の中心軸に対して所定の角度をも
っており、したがって例えば光ファイバーループ11a
で検出される出力は、上記縦プレ角速度成分13a′と
撮影光軸回りの回転成分14とに分けてその感度軸12
aに関する成分をベクトル分解して考えることができる
。同様に、光ファイバージャイロllbの出力は、上記
横プレ角速度成分13b′と撮影光軸回りの回転成分1
4とが重畳した出力と考えることができる。
The sensitivity axes of these optical fiber loops lla, llb (
In other words, perpendiculars to the center point of each loop plane) 12a and 12b are the center axis of the camera's vertical shake 13a (rotation around the horizontal axis perpendicular to the photographing optical axis, centered on the camera body) to be actually detected, and the horizontal axis. It has a predetermined angle with respect to the central axis of the pre-13b (rotation around the vertical axis around the camera body), and therefore, for example, the optical fiber loop 11a
The output detected by
The component related to a can be considered by vector decomposition. Similarly, the output of the optical fiber gyro llb is composed of the horizontal pre-angular velocity component 13b' and the rotational component 1 about the photographing optical axis.
4 can be considered as a superimposed output.

ところで、上記検出成分を分解して考えた場合の各成分
のうちの撮影光軸回りの回転成分14は、他の成分であ
るカメラの縦プレ角速度成分138′  あるいは横プ
レ角速度成分13b′に比べて実際のカメラの取扱い上
では極めて十分小さいと考えてよいから、各検出成分を
補正せずにそのままカメラの縦プレ角速度成分、あるい
は横プレ角速度成分と・みなして(つまり回転成分14
を無視して)これを像プレ防止のシステムにおける検出
情報としても支障がない場合が多い。例えば上記のよう
に撮影光軸回りの回転成分14を無視した場合の誤差は
、光ファイバージャイロの撮影光軸に対する傾斜角度を
45°として1%程度であるから、傾斜角度が25°以
上であれば回転成分14を無視しても実質的には好適な
像プレ防止の撮影が可能となる。
By the way, when considering the above detection components by decomposing them, the rotational component 14 around the photographing optical axis of each component is compared to the other components, the vertical angular velocity component 138' or the horizontal angular velocity component 13b' of the camera. It can be considered that these components are extremely small enough to handle the actual camera, so each detected component can be regarded as the vertical angular velocity component or horizontal angular velocity component of the camera without correction (that is, the rotational component 14).
In many cases, there is no problem in using this as detection information in an image prevention system (ignoring the above). For example, if the rotational component 14 around the photographing optical axis is ignored as described above, the error is about 1% when the tilt angle of the optical fiber gyro with respect to the photographing optical axis is 45 degrees, so if the tilt angle is 25 degrees or more, then the error is about 1%. Even if the rotational component 14 is ignored, it is actually possible to perform photographing with suitable prevention of image blur.

上記光ファイバーループllaを伝搬された光は、例え
ば光検出器、アナログ積分器を含む検出器45aに人力
され、図示しない例えばStフォトダイオード等の公知
の光検出器を用いて干渉光の強度変化を検出し、これを
図示しないアナログ積分器で積分、増幅して、補正光学
系46の駆動部47aへの出力とされる。補正光学系の
駆動部は例えば特開昭62−47011号等に記載の機
構を用いて構成したものを用いることができる。
The light propagated through the optical fiber loop lla is input to a detector 45a including, for example, a photodetector and an analog integrator, and a known photodetector such as an St photodiode (not shown) is used to detect changes in the intensity of the interference light. This is detected, integrated and amplified by an analog integrator (not shown), and outputted to the drive section 47a of the correction optical system 46. The driving section of the correction optical system can be constructed using the mechanism described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-47011.

なお本例においては、光ファイバーループ11aが真円
でなく楕円形をなしているから厳密な意味では上記式(
1)がそのまま適用できるものではないが、式(1)か
ら分るように検出されるサニヤック効果による位相差Δ
θと回転角速度Ωは要するに比例関係にあるとできるか
ら、強度変化による伝搬光の位相差の大きさが検出でき
ることで、本例における像プレ防止のシステムへの適用
は可能、である。
In this example, since the optical fiber loop 11a is not a perfect circle but an ellipse, in a strict sense the above formula (
1) cannot be directly applied, but as can be seen from equation (1), the phase difference Δ due to the Sagnac effect detected
In short, it can be said that θ and the rotational angular velocity Ω are in a proportional relationship, so that the magnitude of the phase difference of the propagating light due to the change in intensity can be detected, making it possible to apply it to the system for preventing image distortion in this example.

本例のように、レンズ鏡筒の撮影光軸に対し傾斜した平
面内において該撮影光軸を囲むように光ファイバールー
プを配置した構成によれば、第6図で示した従来のレン
ズ鏡筒の母線を含む平面内に光ファイバーループを位置
させた形式のものに比べ、ループを曲率の緩やかなもの
として形成することができ、該ループを形成する光ファ
イバーに無理な負担をかけずに装置を形成できるという
利点がある。また装置の機能上、光ファイバーループを
大きな半径のものとして形成できることになって、上記
式(1)で示したループ長を大きく設定でき、測定精度
の向上1測定感度の向上が得られる。更に特に本例にお
けるカメラへの適用においては撮影光軸を囲むレンズ鏡
筒に光ファイバーループを巻くことが可能であるため、
製作も容易であるという特徴もある。
According to the configuration in which the optical fiber loop is arranged so as to surround the photographing optical axis in a plane inclined with respect to the photographing optical axis of the lens barrel as in this example, the conventional lens barrel shown in FIG. Compared to a type in which the optical fiber loop is located in a plane containing the generatrix, the loop can be formed with a gentler curvature, and a device can be formed without putting an undue burden on the optical fiber that forms the loop. There is an advantage. Furthermore, in view of the functionality of the device, the optical fiber loop can be formed with a large radius, so the loop length expressed by the above equation (1) can be set to a large value, thereby improving measurement precision and measurement sensitivity. Furthermore, especially when applied to a camera in this example, it is possible to wrap an optical fiber loop around the lens barrel surrounding the photographing optical axis.
Another feature is that it is easy to manufacture.

実施例2 第2図に示される本例のカメラに搭載した光ファイバー
ジャイロについては、方向が異なる他は振動検出の原理
および装置の構成は同様のものであるため、説明を簡易
とするために横プレに関してのみ記載した。
Example 2 The optical fiber gyro installed in the camera of this example shown in Fig. 2 has the same principle of vibration detection and the same device configuration except for the difference in direction. I have only written about the play.

この図においての光ファイバーループllbは実施例1
で説明した光ファイバーループttbと同じであり、ま
た本例においては、これに加えて振動測定に利用される
撮影光軸に垂直な平面内に位置する光ファイバーループ
21を設けた特徴がある。この光ファイバーループ21
は、撮影光軸に対して直角な面内に配置されているから
これにより検出される角速度出力は、撮影光軸14回り
の成分である。したがって該光ファイバーループ21に
よる出力と、上記光ファイバーループllbによる出力
との差分を差動増幅器を含む検出器22bで検出するこ
とで、該光ファイバーループllbの出力に含まれる感
度軸14方向の成分は除去され、この差動増幅器を含む
検出器22bから出力される信号は、横プレ角速度の検
出情報として実施例1に比べより精度の高いものとなる
The optical fiber loop llb in this figure is Example 1
The optical fiber loop ttb is the same as the optical fiber loop ttb described above, and in addition to this, this example is characterized by providing an optical fiber loop 21 located in a plane perpendicular to the imaging optical axis used for vibration measurement. This optical fiber loop 21
is arranged in a plane perpendicular to the photographing optical axis, so the angular velocity output detected thereby is a component around the photographing optical axis 14. Therefore, by detecting the difference between the output from the optical fiber loop 21 and the output from the optical fiber loop Ilb with the detector 22b including a differential amplifier, the component in the direction of the sensitivity axis 14 included in the output from the optical fiber loop Ilb is removed. The signal output from the detector 22b including this differential amplifier has higher accuracy as detection information of the lateral play angular velocity than in the first embodiment.

縦ブレについても上記光ファ゛イバールーブ21の光フ
ァイバージャイロで検出される出力との差動をとること
で同様の精度の高い検出情報を得ることができることは
言うまでもない。
It goes without saying that similarly highly accurate detection information can be obtained regarding vertical shake by calculating the difference between the output detected by the optical fiber gyro of the optical fiber lube 21 and the output detected by the optical fiber gyro.

実施例3 第3図に示される本例のカメラに搭載した光ファイバー
ジャイロは、上記実施例1の光ファイバーループllb
に相当する光ファイバーループ24aをカメラボディ2
5に搭載し、これと実施例2の光ファイバーループ21
に相当する光ファイバーループ23をカメラ本体のレン
ズマウント部に搭載させたという配置上の相違がある他
は機能的には上記実施例2と同様のものである。
Example 3 The optical fiber gyro mounted on the camera of this example shown in FIG.
The optical fiber loop 24a corresponding to the camera body 2
5, and this and the optical fiber loop 21 of Example 2
This embodiment is functionally similar to the second embodiment, except for the difference in the arrangement that an optical fiber loop 23 corresponding to the above is mounted on the lens mount portion of the camera body.

なお第3図は説明を簡易とするために縦ブレに関しての
み記載しているが、横ブレについても同様の構成のもの
を適用できることは言うまでもない。
Although FIG. 3 only describes vertical shake to simplify the explanation, it goes without saying that a similar configuration can be applied to horizontal shake.

本例によれば、手ブレの振動検出については上記実施例
2と同様の精度の高い振動検出ができる他、光ファイバ
ーループ23及び24aをカメラボディ25内に搭載し
ているため、該カメラボディ25の壁面を利用して大き
な径で長尺のループを巻くことができると共に、レンズ
鏡筒には手プレ振動の検知のための構成をもたなくてよ
いことになるため交換レンズ自体は安価に提供すること
が可能となり、交換レンズを多数使用することを前提と
するようなカメラ機種については交換レンズを含めた全
体として効率のよい製品群を提供できる利点がある。
According to this example, in addition to being able to detect vibrations caused by camera shake with high accuracy similar to that in the second embodiment, since the optical fiber loops 23 and 24a are mounted inside the camera body 25, the camera body 25 In addition to being able to use the wall surface to wind a long loop with a large diameter, the lens barrel itself does not need to have a structure for detecting hand vibration, making the interchangeable lens itself cheaper. This has the advantage that for camera models that require the use of a large number of interchangeable lenses, it is possible to provide an efficient product group as a whole, including interchangeable lenses.

実施例4 第4図に示される本実施例は、レンズ鏡筒42には、撮
影光軸41に直角な平面において巻回された光ファイバ
ーループ部32b、及び撮影光軸41に対して実施例1
と同様に傾斜して設定された光ファイバーループ部31
bを連結部33bで連続した2f!の合成構造の光ファ
イバーループ34bが組付けられている。そして本例の
この光ファイバーループ34bは、光ファイバーループ
部31bと光ファイバーループ部32bとが図示の如く
撮影光軸に対する巻回の方向が反対向き(逆相)で、か
つ巻数が同一とされているという特徴がある。すなわち
このような光ファイバーループ部31bと光ファイバー
ループ部32bとの逆相巻回により、ループ部31bを
伝搬する図の右回りの光束の感度軸14方向の角速度に
よる位相差は、傾斜した巻回部分である逆相のループ部
32bによって補正消去され、したがって本例の光ファ
イバーループ34bにより検出される位相差の出力につ
いては、撮影光軸回りの回転角速度14の成分が含まれ
ず、しかも実施例2に比べて、二つの光ファイバールー
プに関連して光ファイバージャイロが二つのハーフミラ
−1光検出器を必要としていたのに対し、本例では一つ
の光ファイバージャイロとして構成することができるた
め、構成部材が少なく、安価な装置構成ができるという
特徴がある。
Embodiment 4 In the present embodiment shown in FIG.
The optical fiber loop portion 31 is set to be inclined in the same manner as
2f continuous b at the connecting part 33b! An optical fiber loop 34b having a composite structure is assembled. In the optical fiber loop 34b of this example, the optical fiber loop portion 31b and the optical fiber loop portion 32b are wound in opposite directions (inverse phase) with respect to the photographing optical axis, and have the same number of windings, as shown in the figure. It has characteristics. In other words, due to the anti-phase winding of the optical fiber loop portion 31b and the optical fiber loop portion 32b, the phase difference due to the angular velocity in the direction of the sensitivity axis 14 of the light beam propagating in the clockwise direction in the figure propagating through the loop portion 31b is caused by Therefore, the output of the phase difference detected by the optical fiber loop 34b of this example does not include the component of the rotational angular velocity 14 around the imaging optical axis, and moreover, In comparison, whereas an optical fiber gyro requires two half-mirror-1 photodetectors in connection with two optical fiber loops, this example can be configured as one optical fiber gyro, so there are fewer components. It has the characteristic of being able to have an inexpensive device configuration.

実施例5 第5図に示される本実施例は上記実施例4を更に発展さ
せたものであり、撮影光軸41に対し実施例4と同様に
傾斜して光ファイバーループ部31bを配置すると共に
、更にこれと傾斜の角度が反対の関係で光ファイバール
ープ部35bを配置し、ループ部31bとループ部35
bとが図示の如く撮影光軸に対する巻回の方向が反対向
き(逆相)で、かつ巻数を同一としたという特徴がある
Embodiment 5 The present embodiment shown in FIG. 5 is a further development of the above-mentioned embodiment 4, in which the optical fiber loop section 31b is arranged at an angle with respect to the photographing optical axis 41 in the same way as in embodiment 4. Further, the optical fiber loop portion 35b is arranged with an angle of inclination opposite to this, and the loop portion 31b and the loop portion 35
As shown in the figure, the winding directions of windings b and b are opposite to each other (reverse phase) with respect to the photographing optical axis, and the number of windings is the same.

このような構成によれば、鉛直軸回りの回転角速度を除
く角速度成分は相互にキャンセルされ、しかも実施例4
に比べて、検出しようとする鉛直軸回りの回転角速度の
成分は両者の検出出力が重畳されて増幅されるとことに
なるため一層高精度の振動検出が可能となる特徴がある
According to such a configuration, the angular velocity components other than the rotational angular velocity around the vertical axis cancel each other out, and moreover, in the fourth embodiment
Compared to this, since the component of the rotational angular velocity around the vertical axis to be detected is amplified by superimposing the detection outputs of both, it is possible to detect vibrations with higher accuracy.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明よりなる光ファイバージャ
イロを用いた振動検出装置は、振動中心線を囲んで該振
動中心線に対し傾斜した平面内に光ファイバーループを
配置するという構成を作用することで、製作が容易でか
つ省スペースの構造の振動検出装置を高精度のものとし
て提供でき、特にカメラの手ブレに由来する像ブレの防
止システムに適用する上で優れた効果がある。
(Effects of the Invention) As explained above, the vibration detection device using the optical fiber gyro according to the present invention has a configuration in which the optical fiber loop is arranged in a plane surrounding the vibration center line and inclined with respect to the vibration center line. As a result, it is possible to provide a high-precision vibration detection device that is easy to manufacture and has a space-saving structure, and is particularly effective when applied to systems to prevent image blur caused by camera shake. .

また本発明の振動検出装置は、検出対象である振動の中
心線に対する傾斜(直角の場合を含む)角度が異なる二
つの光ファイバーループ、あるいは二つの部分が連続し
た光ファイバーループを利用することで、検出対象の振
動以外の成分を除去したより高精度の振動検出が可能な
装置を簡易な構成で実現できるという効果もあり、特に
傾斜(直角の場合を含む)角度が異なる二つのループ部
が連続した光ファイバーループを利用する場合には、光
ファイバージャイロを構成するハーフミラ−1光検知器
等が一つでよいため、構成部材数が少ないという優れた
効果が得られる特徴ある。
In addition, the vibration detection device of the present invention uses two optical fiber loops with different inclination angles (including right angles) to the center line of the vibration to be detected, or an optical fiber loop with two continuous parts. Another advantage is that it is possible to realize a device that can detect vibrations with higher precision by removing components other than the target vibration with a simple configuration. When an optical fiber loop is used, only one half-mirror 1 photodetector or the like that constitutes the optical fiber gyro is required, so an excellent effect can be obtained in that the number of constituent members is small.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明よりなる光ファイバージャイロを用いた
振動検出装置の実施例1の構成概要を示した図、第2図
は光ファイバージャイロを用いた振動検出装置の実施例
2の構成概要の一部を示した図、第3図〜第5図はそれ
ぞれ光ファイバージャイロを用いた振動検出装置の実施
例3〜5の構成概要の一部を示した図、第6図は比較例
の光ファイバージャイロを用いた振動検出装置の構成概
要を示した図、第7図は光ファイバージャイロの原理を
説明するための図、第8図は第6図の構成の問題点を説
明するための図である。 11a、llb ・=光ファイバーループ12a、12
b −感度軸 13a、13b、14−振動の方向 21.23,24a・・・光ファイバーループ25・・
・カメラボディ 31b、32b、:15b・・・ループ部34b・・・
光ファイバーループ 41・・・撮影光軸    42・・・レンズ鏡筒43
a、43b・・・光ファイバーループ22a、22b 
−・・検圧器  45a、45b −・−検出器46・
・・補正光学系   47a、47b・・・駆動部48
・・・像面 第7図 第8図
FIG. 1 is a diagram showing a configuration overview of a first embodiment of a vibration detection device using an optical fiber gyro according to the present invention, and FIG. 2 is a partial configuration overview of a second embodiment of a vibration detection device using an optical fiber gyro. Figures 3 to 5 are diagrams showing a part of the configuration outline of Examples 3 to 5 of vibration detection devices using optical fiber gyros, respectively, and Figure 6 is a diagram showing a comparative example of a vibration detection device using an optical fiber gyro. FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of an optical fiber gyro, and FIG. 8 is a diagram for explaining problems with the configuration of FIG. 6. 11a, llb = optical fiber loop 12a, 12
b - Sensitivity axes 13a, 13b, 14 - Direction of vibration 21.23, 24a...Optical fiber loop 25...
・Camera body 31b, 32b, :15b...Loop part 34b...
Optical fiber loop 41...Photographing optical axis 42...Lens barrel 43
a, 43b...optical fiber loops 22a, 22b
---Pressure detector 45a, 45b ----Detector 46-
...Correction optical system 47a, 47b...Drive section 48
... Image plane Fig. 7 Fig. 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 振動体に光ファイバージャイロを搭載し、該光ファ
イバージャイロを構成する光ファイバーループ内を逆方
向に伝搬する2方向の光が該振動体の振動により生じた
サニヤック効果による光の位相差を検出することで、該
振動体の振動角速度を検出する振動検出装置において、
一の軸回りに関する微小角度の上記振動を検出するため
に、上記光ファイバーループは、該一の軸に対し傾斜し
た平面内において該振動の中心線を囲んで巻回された ループを有することを特徴とする光ファイバージャイロ
を用いた振動検出装置。 2 振動体がカメラであり、かつ振動中心線が実質的に
撮影光軸に一致することを特徴とする請求項1に記載し
た光ファイバージャイロを用いた振動検出装置。 3 光ファイバージャイロが、撮影光軸に直角な鉛直方
向および水平方向の直交2軸回りに関してそれぞれ独立
に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の光
ファイバージャイロを用いた振動検出装置。 4 撮影光軸に傾斜する平面内に位置する第1の光ファ
イバーループと、この第1の光ファイバーループからの
出力に含まれる上記撮影光軸回りの振動成分と等しい振
動成分を検出できる第2の光ファイバーループとを有し
、更にこれらの出力差分により上記一の軸回りの振動角
速度を検出する手段を設けたことを特徴とする請求項1
乃至3のいずれかに記載した光ファイバージャイロを用
いた振動検出装置。 5 撮影光軸に傾斜する平面内に位置する第1の光ファ
イバーループ部と、この第1の光ファイバーループから
の出力に含まれる上記撮影光軸回りの振動成分と等しい
振動成分を検出する第2の光ファイバーループ部とを有
し、これら第1及び第2の光ファイバーループ部が連続
されて単一の光ファイバーループを形成し、かつこれら
の第1及び第2の光 ファイバーループ部は上記撮影光軸回りの振動成分を打
消しあう逆巻きの関係に設けたことを特徴とする請求項
1乃至3のいずれかに記載した光ファイバージャイロを
用いた振動検出装置。
[Claims] 1. An optical fiber gyro is mounted on a vibrating body, and light in two directions propagating in opposite directions in an optical fiber loop constituting the optical fiber gyro has a position due to the Sagnac effect caused by the vibration of the vibrating body. A vibration detection device that detects the vibration angular velocity of the vibrating body by detecting a phase difference,
In order to detect the vibration at a minute angle about one axis, the optical fiber loop is characterized in that it has a loop wound around the center line of the vibration in a plane inclined with respect to the one axis. A vibration detection device using an optical fiber gyro. 2. The vibration detection device using an optical fiber gyro according to claim 1, wherein the vibrating body is a camera, and the vibration center line substantially coincides with the photographing optical axis. 3. The vibration detection device using an optical fiber gyro according to claim 2, wherein the optical fiber gyro is provided independently around two orthogonal axes, a vertical direction perpendicular to the imaging optical axis and a horizontal direction. 4. A first optical fiber loop located in a plane inclined to the photographing optical axis, and a second optical fiber capable of detecting a vibration component equal to the vibration component around the photographing optical axis contained in the output from the first optical fiber loop. Claim 1, further comprising means for detecting the vibration angular velocity around the one axis based on the output difference between the two loops.
A vibration detection device using the optical fiber gyro described in any one of 3 to 3. 5. A first optical fiber loop portion located in a plane inclined to the photographing optical axis, and a second optical fiber loop portion that detects a vibration component equal to the vibration component around the photographing optical axis contained in the output from the first optical fiber loop. The first and second optical fiber loop portions are continuous to form a single optical fiber loop, and the first and second optical fiber loop portions are arranged around the photographing optical axis. 4. A vibration detection device using an optical fiber gyro according to claim 1, characterized in that the fiber optic gyro is provided in a reverse winding relationship so that vibration components cancel each other out.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0579137A2 (en) * 1992-07-15 1994-01-19 Nikon Corporation Image-shake correcting apparatus
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