(57)【要約】【課題】単眼鏡及び双眼鏡等の望遠鏡が振動等を受けることで生じる観察像の劣化を補償し、コスト削減及び小型化を図ることが出来る構造を持った望遠鏡の像安定化装置。【解決手段】対物レンズ、正立プリズム、接眼レンズで構成される望遠鏡の筐体に、正立プリズムを装着した内枠と、中枠、外枠で構成されるジンバル懸架装置の外枠を固定し、外枠に対して回動自在に装着された中枠と、中枠に対して回動自在に装着された内枠とを回動させる手段として、２基のボイスコイルモータを備え、中枠に装着したボイスコイルモータの駆動回路基板上に２基のボイスコイルモータのコイル部材を持った第１のヨーク部を装着し、永久磁石を持った第２のヨーク部をそれぞれ、駆動基板上の第１のヨーク部に対向するように内枠と外枠に配置し、第１のヨーク部と第２のヨーク部が相対的に可動可能にしたボイスコイルモータでジンバル懸架装置を回動させる像安定化装置。【選択図】図５
2014224983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【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望遠鏡光学系の正立プリズムを、望遠鏡光学系の光軸に直交し、且つ互いに直交する第１の回動軸と第２の回動軸との回りに回動させることで、手振れ等の振動によって生じる観察像の劣化を補償する像安定化装置であって、
対物レンズと接眼レンズを固定的に保持する筺体と、
該筐体に対して固定された外枠と、
該外枠に対して回動自在に装着した第１の回動軸を持つ中枠及び、
該中枠に対して回動自在に装着した第２の回動軸を持つ内枠を有するジンバル懸架装置を有し、
前記ジンバル懸架装置は、中枠及び内枠をそれぞれ駆動する２基のボイスコイルモータを備え、
前記ボイスコイルモータは、コイルの中空部に位置検出素子を配置したコイル部材を備えた第１のヨーク部と、永久磁石を備えた第２のヨーク部とを有し、
前記中枠には２基のボイスコイルモータを駆動する駆動回路基板を設け、
駆動回路基板の外枠側の面には、中枠を駆動するボイスコイルモータの第１のヨーク部を構成するコイル部材を配置し、第２のヨーク部の永久磁石をこの第１のヨーク部のコイル部材と所定間隔のギャップを以って相対向するように、第２のヨーク部を外枠に装着し、
駆動回路基板の内枠側の面には、内枠を駆動するボイスコイルモータの第１のヨーク部を構成するコイル部材を配置し、第２のヨーク部の永久磁石をこの第１のヨーク部のコイル部材と所定間隔のギャップを以って相対向するように、第２のヨーク部を内枠に装着し、
前記内枠には前記正立プリズムを設けたことを特徴とする像安定化装置。
【請求項２】
前記ジンバル懸架装置の内枠に角速度センサーを設け、角速度信号を得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】
前記第１のヨーク部のコイル中空部に配置した位置検出素子の出力信号を微分して、位置検出素子から位置信号と角速度信号を得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４】
前記駆動回路基板は、位置信号及び角速度信号に基づき、前記正立プリズムの初期位置を保持するようボイスコイルモータを駆動し、ジンバル懸架装置の回動を制御する回路より構成されることを特徴とする請求項２または３記載の像安定化装置。
【請求項５】
望遠鏡光学系が単眼鏡であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の像安定化装置。
【請求項６】
望遠鏡光学系が双眼鏡であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の像安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、単眼鏡や双眼鏡等の望遠鏡が手振れ等の振動によって、望遠鏡の光軸に対する観察物体から射出される光束の射出角度が変動することで生じる観察像の劣化を補償する望遠鏡の像安定化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単眼鏡及び双眼鏡等で代表される望遠鏡を手で保持しつつ観察対象を観察するために前記望遠鏡を操作する場合、特に航空機及び車両等に持ち込んでこれを使用する場合に、航空機及び車両等による振動等が筐体に加わり、それが原因で手振れとなるが、手振れにより光軸に対する観察対象からの光束の出射角度が変動し、その結果として観察対象の観察像（光学像）がぶれたり、解像度が悪くなる等、観察像が劣化してしまうことがある。望遠鏡に加わる振動は、その振幅がたとえ小さくても、単眼鏡及び双眼鏡等の望遠鏡においては、視界が狭く、接眼レンズによって対物レンズの像が拡大されて観察されるので、観察される像の劣化を無視することができなくなる。
【０００３】
これまでに、望遠鏡で観察される観察像の手振れによる劣化を補償する像安定化装置が種々提案されている。
【０００４】
従来の手振れ補償機能付き双眼鏡として、例えば特許文献１に開示された像安定光学装置は、左右一対の対物レンズと、左右一対の接眼レンズと、左右一対の対物レンズ及び左右一対の接眼レンズの間に配置された左右一対の正立プリズムからなる光学系を持ち、この左右一対の正立プリズムを保持する一つのプリズム保持枠と、対物レンズと接眼レンズとの中間において、光軸に対して垂直な平面内で互いに直交する２個の回動軸を中心として回動可能にプリズム保持枠を支持するジンバル懸架装置と、ジンバル懸架装置に取り付けられているジャイロモータとを備えている。
【０００５】
特許文献１に開示された像安定光学装置は、左右一対の正立プリズムを一つのプリズム保持枠で保持し、このプリズム保持枠を持つジンバル懸架装置を一つのジャイロモータで駆動しているので、駆動機構を簡略化することができる。
【０００６】
しかしながら、この像安定光学装置が光学装置の横方向の振動に対応するときには、左右の正立プリズムの中心、つまり特許文献１における第１図及び第４図に示される交点Oで垂直方向の軸回りにプリズム保持枠を回転させると、例えば左光学系の正立プリズムが対物レンズ側に移動し、右光学系の正立プリズムが接眼レンズ側に移動するので、左光学系の対物レンズと正立プリズムとの間の距離と、右光学系の対物レンズと正立プリズムとの間の距離とが相違することになり、結果として右光学系を通じての見え方と左光学系を通じての見え方とが異なることになる。言い換えると、この特許文献１に記載された像安定光学装置は、左右方向の振動を処理するときには、右光学系を構成する複数の光学部品相互の位置関係と左光学系を構成する複数の光学部品相互の位置関係との同一性がなくなり、右光学系での見え方と左光学系での見え方とが相違するという問題点を有している。
【０００７】
特許文献２に開示される像安定化装置は、光学系については前記特許文献１に記載された像安定光学装置と同じであり、左右一対の対物レンズと、左右一対の接眼レンズと、左右一対の対物レンズ及び左右一対の接眼レンズの間に配置された左右一対の正立プリズムと、この左右一対の正立プリズムを保持するプリズム保持枠と、対物レンズと接眼レンズとの中間において、光軸に対して垂直な平面内で互いに直交する二軸を中心として回転可能にプリズム保持枠を支持するジンバル懸架手段とを備え、このプリズム保持枠に配置された角速度情報検出手段により望遠鏡に加わる振動によって発生するところの、このジンバル懸架手段の慣性空間に対する回転角度情報を検出し、この検出値に基づき、振動による像ブレを補正するように前記ジンバル懸架手段を所定の位置にまで戻すように回動させるサーボ制御を行なっている。
【０００８】
この特許文献２に記載された像安定化装置では、ジンバル懸架装置の駆動機構として、ジャイロモータの代わりにジンバル回動軸を回転する回転型モータとポテンションメーター等の位置検出手段を用いた駆動機構を採用しているので、特許文献１に記載された像安定化装置に比べ、軽量化、小型化を達成し、また消費電力も小さくて済むとしている。
【０００９】
しかし、特許文献２に記載された像安定化装置は２個の正立プリズムを持った双眼鏡光学系に対しては小型化に効果があるが、正立プリズムを１個持った単眼鏡光学系に対しては、ジンバル軸を回転する回転型モータとポテンションメーター等の位置検出手段が相対的に大きなスペースを必要とするので装置の小型化には適していない。
【００１０】
特許文献３に記載された観察用光学機器（双眼鏡）は、左右一対の対物レンズと、左右一対の接眼レンズと、左右一対の対物レンズ及び左右一対の接眼レンズの間に配置された左右一対の可変頂角プリズムと、機器本体の振れを検出するセンサーと、左右一対の可変頂角プリズムをそれぞれ駆動する複数のアクチュエータと、センサーで検出された振れに応じて各アクチュエータの駆動量を定める制御回路とを備えている。
【００１１】
特許文献４に記載された手振れ補正機構付き双眼鏡は、左右一対の対物レンズと、左右一対の接眼レンズと、左右一対の対物レンズ及び左右一対の接眼レンズの間に配置された左右一対の補正レンズと、機器本体の振れを検出するセンサーと、左右一対の補正レンズを同時に駆動する駆動機構と、センサーで検出された振れに応じて駆動機構の駆動量を定める制御回路とを備えている。
【００１２】
前記特許文献１及び特許文献２の方式は実用的に利用される範囲が広いという利点があるものの、像安定化装置の小型軽量化には限界があるという問題がある。
前記特許文献３及び特許文献４に記載された像安定化の手段は機構が小型になるとの利点があるものの、特許文献１，２の例に比べて補正可能なブレ量は小さく、実用的に利用される範囲が狭いという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特公昭５７−３７８５２号公報
【特許文献２】特開平６−２５０１００号公報
【特許文献３】特開平７−４３６４５号公報
【特許文献４】特開平１０−２０２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
この発明の課題は、正立プリズムを対物レンズと接眼レンズとの間に配置した単眼鏡又は双眼鏡で代表される望遠鏡光学系の、前記正立プリズムを望遠鏡光学系の光軸に直交し、且つ互いに直交する２個の回動軸の回りに回動させることで、手振れ等の振動によって生じる観察像の劣化を補償する像安定化装置に於いて、像安定化装置を構成する主要要素のジンバル懸架装置の駆動を、小型、軽量化、低コストで構成する手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するための手段は、
（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望遠鏡光学系の正立プリズムを、望遠鏡光学系の光軸に直交し、且つ互いに直交する第１の回動軸と第２の回動軸との回りに回動させることで、手振れ等の振動によって生じる観察像の劣化を補償する像安定化装置であって、
対物レンズと接眼レンズを固定的に保持する筺体と、
該筐体に対して固定された外枠と、
該外枠に対して回動自在に装着した第１の回動軸を持つ中枠及び、
該中枠に対して回動自在に装着した第２の回動軸を持つ内枠を有するジンバル懸架装置を有し、
前記ジンバル懸架装置は、中枠及び内枠をそれぞれ駆動する２基のボイスコイルモータを備え、
前記ボイスコイルモータは、コイルの中空部に位置検出素子を配置したコイル部材を備えた第１のヨーク部と、永久磁石とを備えた第２のヨーク部とを有し、
前記中枠には２基のボイスコイルモータを駆動する駆動回路基板を設け、
駆動回路基板の外枠側の面には、中枠を駆動するボイスコイルモータの第１のヨーク部を構成するコイル部材を配置し、第２のヨーク部の永久磁石をこの第１のヨーク部のコイル部材と所定間隔のギャップを以って相対向するように、第２のヨーク部を外枠に装着し、
駆動回路基板の内枠側の面には、内枠を駆動するボイスコイルモータの第１のヨーク部を構成するコイル部材を配置し、第２のヨーク部の永久磁石をこの第１のヨーク部のコイル部材と所定間隔のギャップを以って相対向するように、第２のヨーク部を内枠に装着し、
前記内枠には前記正立プリズムを設けたことを特徴とする像安定化装置であり、
（２）前記ジンバル懸架装置の内枠に角速度センサーを設け、角速度信号を得ることを特徴とする（１）記載の像安定化装置であり、
（３）前記第１のヨーク部のコイル中空部に配置した位置検出素子の出力信号を微分して、位置検出素子から位置信号と角速度信号を得ることを特徴とする（１）記載の像安定化装置であり、
（４）前記駆動回路基板は、位置信号及び角速度信号に基づき、前記正立プリズムの初期位置を保持するようボイスコイルモータを駆動し、ジンバル懸架装置の回動を制御する回路より構成されることを特徴とする（２）または（３）記載の像安定化装置であり、
（５）望遠鏡光学系が単眼鏡であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の像安定化装置であり、
（６）望遠鏡光学系が双眼鏡であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の像安定化装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による像安定化装置は、単眼鏡や双眼鏡等の望遠鏡に加わる手振れ等の振動によって生じる観察像の劣化を補償することが出来、しかも像安定化装置の設計自由度の制約が少なく、ジンバル駆動機構が簡単でコストの削減及び小型化を図ることが出来るので、望遠鏡単眼鏡や双眼鏡のほかにレーザー測距装置などの広い分野での利用が可能で、特に単眼鏡に適用した場合に、小型化とコスト低減に大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は、この発明に係る像安定化装置が単眼鏡である場合の像安定化装置を示す概略説明図であり、図１（ｂ）は像安定化装置の基本的な原理を説明する概略説明図である。
【図２】図２は、この発明に係る像安定化装置が双眼鏡である場合の像安定化装置を示す概略説明図である。
【図３】図３は、ボイスコイルモータの基本構造を示す概略説明図であり、図３（ａ）はボイスコイルモータの正面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のA−A’断面図で、図３（ｃ）はボイスコイルモータに組み込まれる永久磁石の正面図で、図３（ｄ）は前記永久磁石の断面図である。
【図４】図４は、この発明に係る像安定化装置に組み込むのに好適なヨーク分離型のボイスコイルモータの構造を示す概略説明図であり、図４（ａ）はボイスコイルモータを示す断面図であり、図４（ｂ）はボイスコイルモータにおけるコイル部材が永久磁石に対して相対的に移動した状態を示す断面図である。
【図５】図５は、この発明に係る像安定化装置の一例である図１のジンバル懸架装置１０の構造を示す説明図で、図５（ａ）は概略斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の断面図である。
【図６】図６は、駆動回路基板の周辺部を中心とした斜視図である。
【図７】図７は、ジンバル懸架装置の中枠の駆動状態を示す説明図である。
【図８】図８は、ジンバル懸架装置の内枠の駆動状態を示す説明図である。
【図９】図９はボイスコイルモータを駆動する駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図１０】図１０（ａ）、図１０（ｂ）はボイスコイルモータを駆動する駆動回路の他の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、この発明に係る単眼鏡としての像安定化装置の例を示し、図２は、この発明に係る双眼鏡としての像安定化装置の例を示す。
【００１９】
本発明に係る像安定化装置は、例えば図１に示すように、筐体８に固設された対物レンズ２と接眼レンズ３の光軸６上に、後述の図５に示すジンバル懸架装置１０の内枠５３に装着された正立プリズム１を配置し、単眼鏡光学系４を構成している。図１（ｂ）に示すように、筐体８に手振れが加わった場合でも、正立プリズム１は手振れが加わる前の初期位置を維持するような構造を持っている。
【００２０】
この発明に係る像安定化装置が双眼鏡に適用される場合には、例えば図２に示されるように、図１で示した一対の単眼鏡の像安定化装置４、４’をそれぞれの光軸６、６’が平行になるよう連結部材Ｒで連結して双眼鏡５を構成する。
【００２１】
なお、この発明に係る像安定化装置は、単眼鏡及び双眼鏡等に適用されるが、図１で示されるように、単眼鏡に適用された像安定化装置における光学系と、図２で示されるように、双眼鏡に適用された像安定化装置における光学系とは同一であるから、以下における像安定化装置の詳細な説明は、単眼鏡を例として行う。
【００２２】
本発明に係る像安定化装置は、筐体に与えられた振動又は搖動により生じる観察像の劣化を補償すべく正立プリズムを装着したジンバル懸架装置を回動させる駆動手段としての２基のボイスコイルモータを備え、前記ボイスコイルモータは後述のように、分離して対向配置される第１のヨーク部と第２のヨーク部を持ち、第１のヨーク部にはコイルの中空部に位置検出用の位置検出素子、例えばホール素子のような磁気感応素子を配置したコイル部材を装着し、第２のヨーク部には図３で説明する構造の永久磁石を装着し、第１のヨーク部と第２のヨーク部を所定間隔のギャップを持つよう対向配置し、第１のヨーク部と第２のヨーク部とが相対的に可動可能な構造を特徴としている。なお本発明ではコイルの中空部に位置検出用の位置検出素子を備えた部材をコイル部材と呼ぶことにする。
【００２３】
前記正立プリズム１としては、シュミット(Schmidt)の正立プリズム、アッベ(Abbe)の正立プリズム等を挙げることができる。図１においてはシュミットの正立プリズムが示されている。シュミットの正立プリズム１は、プリズム１ａとプリズム１ｂとを有し、プリズム１ｂにダハ面が形成されており、入射光軸と出射光軸とが同一直線上にとることが出来る。以下の説明は、シュミットの正立プリズムを用いた場合に関する。
【００２４】
図１（ａ）に示すジンバル懸架装置１０は、図５に示すように光軸６に直交する左右方向に延びる回動軸５４と、上下方向に延びる回動軸５５を持つが、
前記２つの回動軸と光軸６との交点ｐは、対物レンズ２と正立プリズム１の入射面までの光学距離Ｌと、正立プリズム１の入射面と出射面との機械的距離Ｍと、前記正立プリズム１の出射面から接眼レンズ３までの光学距離Ｎの和Ｓ（Ｓ＝Ｌ＋Ｍ＋Ｎ）の中点に位置するように設定される。実際には、対物レンズ系及び接眼レンズ系のいずれも肉厚を有する複数枚のレンズによって構成されているので、前記ジンバル懸架装置の回動軸５５，５４の位置は厳密には、対物レンズ系の後側主点と前記正立プリズムの入射面までの光学距離と、前記正立プリズムの入射面から出射面までの間の機械的距離と、前記正立プリズムの射出面から接眼レンズ系の前側主点までの光学距離の和の中点にあることになる。以下は、対物レンズと接眼レンズは薄肉レンズ系として説明する。
【００２５】
図１（ｂ）に本発明による像安定化装置の基本的な原理を示す。図１（ａ）に示す望遠鏡４に手振れ等による振動が加わって、図１（ｂ）に示すように筐体８が角度θ傾いた状態８’では、対物レンズ２と接眼レンズ３は筐体に固定して取り付けられているので、対物レンズは２’の位置に、接眼レンズは３’の位置に移動し、光軸６も光軸７に移動する。この時ジンバル懸架装置１０に装着した正立プリズム１が図１（ａ）における初期状態と同じ向きにあるように制御すると、傾いた対物レンズ２’の中心ｑ’を通り、角度θ傾く前の光軸６に平行な光線ｍは対物レンズ２の光軸６よりｈだけずれて正立プリズム１に入射する。前記光線ｍは、入射光軸と出射光軸を同一線上にとることの出来る正立プリズムの性質によって、光軸６よりｈ’＝ｈだけずれて光線ｍ’として正立プリズム１より射出し、移動後の接眼レンズ３’の中心ｒ’より射出する。従って移動後の接眼レンズの中心ｒ’より射出する光線ｍ’は振動が加わる前の光軸６と平行になるので、望遠鏡に振動が加わった場合でも安定した鮮鋭な像を観察できる。
【００２６】
図１（ｂ）では、ジンバル懸架装置の回動軸を正立プリズムの中心に設定した場合で説明したが、ジンバル懸架装置の回動軸の光軸との交点Pの位置が前記条件を満足すれば、正立プリズムの位置はジンバル懸架装置の回動軸よりずれた位置に配置されても上記条件は満足する。
【００２７】
従来の技術では、ジンバル懸架装置を駆動する手段としては、引用文献２で示されているようにジンバル懸架装置を懸架する回動軸を駆動する回転型のモータと、ポテンショメータのような位置検出手段を用いているが、回動軸を駆動する回転型モータとしてはジンバル懸架装置を構成する枠に比べて比較的大きな形状のものが必要であり、取付位置やモータの直径、厚み等の形状の制約もあり、像安定化装置の小型軽量化には限界があった。
【００２８】
本発明では、ジンバル懸架装置を駆動する手段として、図４に示すような比較的薄い一対の板状のヨーク部で構成され、位置検出手段も位置検出素子をコイルの中空部に組み込んだ構造を持つボイスコイルモータを用いることで、ボイスコイルモータの装着位置を自由に選べるので設計上の自由度が増え、小型軽量化を可能にしている。
【００２９】
図３は一般的なボイスコイルモータの一例を示すもので、図３（ａ）はボイスコイルモータの正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のA−A’面での断面図、図３（ｃ）はボイスコイルモータに使用される永久磁石の構成を示す正面図、図３（ｄ）はその断面図を示す。
【００３０】
図３に示されるように、一般的なボイスコイルモータは、Ｕ字型の鉄心からなる固定ヨーク３１と、固定ヨークの内側の対向する１面に装着された永久磁石３２と固定ヨークの内側の他の１面で構成されるギャップ３４内で移動可能なコイル３３と、コイル３３の中空部に設置した位置検出素子３６で構成される。なお３５はコイル３３と位置検出素子３６とを支持するプリント基板等の支持板を示す。
【００３１】
永久磁石３２は図３（ｃ），（ｄ）に示されるように板状の強力な永久磁石で構成される。永久磁石は、厚み方向に着磁され、着磁の方向は板状領域の中央部を境としてＮ、Ｓで示すように逆方向に着磁されている。
【００３２】
図面の理解を容易にするため、図中Ｓ極側は斜線を付けて示す。また以下に出てくる永久磁石は図３（ｃ）、図３（ｄ）で説明した構造を持ったものとする。
【００３３】
このような永久磁石３２を固定ヨークの内側の一面に図３（ａ）に示されるように配置することにより固定ヨーク内の磁界は、コイル３３の移動工程の中央部分を境として互いに逆方向に、かつ固定ヨークのギャップを持った対向面に垂直な方向に生成される。
【００３４】
したがって、このような磁界を有する固定ヨーク３１内に、コイル３３を図３に示す如く配置し、このコイル３３に電流を流すと、コイル３３は電流の方向に応じて図３（ａ）の矢印３８で示す方向に移動することが出来る。
【００３５】
したがって、前記コイル３３の支持板３５に、図示されていない被移動部材を連結することで被移動部材をリニア駆動することが出来る。
【００３６】
また、前記コイル３３の中空部３７に位置検出素子３６としてホール素子や磁気抵抗素子のような磁気感応素子を配置することで、可動するコイルの位置を検出する位置検出信号を出力することが出来る。特にボイスコイルモータの初期基準状態では、位置検出素子３６を永久磁石Ｓ、N、の境界部に位置するよう配置すると、ホール素子の出力が０になるのでボイスコイルモータの初期基準位置を決めるのに好都合である。
【００３７】
本発明に適用する好適なボイスコイルモータは、図４（ａ）で示されるように、前記Ｕ字型の固定ヨーク３１に代わって、板状の形状を持つ２つに分離して対向配置される分離型の第１のヨーク部４１と第２のヨーク部４２を持ち、第１のヨーク部４１は、コイル３３の中空部に位置検出用の位置検出素子３６、例えばホール素子のような磁気感応素子を配置したコイル３３と支持板４３およびヨーク板４６で構成し、第２のヨーク部４２は前述の磁石３２とヨーク板４７で構成し、第１のヨーク部と第２のヨーク部を所定間隔のギャップ４４を持つよう対向配置し、第１のヨーク部４１と第２のヨーク部４２とが相対的に可動可能な構造を特徴としている。
【００３８】
第１のヨーク部４１のコイル３３に電流を流すと電流の方向によって、第２のヨーク部４２を固定子とすれば、第１のヨーク部４１はコイル３３と一体となって移動子となり、例えば図４（ｂ）の矢印４５方向に移動する。
【００３９】
また、前述の第１のヨーク部４１を固定子とすれば、相対的に第２のヨーク部４２が移動子として永久磁石と共に移動する。
【００４０】
図５に本発明の主要要素となるジンバル懸架装置１０の構成を示す。図５（ａ）はジンバル懸架装置の斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）に示された回動軸５４，５５を含む平面で見た断面図である。
【００４１】
ジンバル懸架装置１０は、内枠５３と中枠５２及び外枠５１で構成されており、図１で示した対物レンズと接眼レンズを固定的に保持する筐体８にジンバル懸架装置１０の外枠５１が固定的に取付けられる。
【００４２】
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、ジンバル懸架装置１０は、中枠５２の左右の側壁に設けた軸６２ａ、６２ｂが左右方向に延びた第１の回動軸５４を形成し、外枠５１に設けた軸受け６３ａ、６３ｂで支持され、中枠５２は外枠５１に対して回動自在に装着される。
【００４３】
また、内枠５３は上下の側壁に設けた軸６４ａ、６４ｂが上下に延びた第２の回動軸５５を形成し、中枠５２に設けた軸受け６５ａ、６５ｂで支持され、内枠５３は中枠５２に対して回動自在に装着されており、内枠５３には正立プリズム１を装着する。
【００４４】
前記ジンバル懸架装置１０は、中枠５２を回動する第１のボイスコイルモータ５６ｂと、内枠５３を回動する第２のボイスコイルモータ５６ａの２基のボイスコイルモータを備える。前記第１のボイスコイルモータ５６ｂは、コイル５８ｂの中空部に位置検出素子５７ｂを配置したコイル部材とヨーク板５９ｂで構成される第１のヨーク部と、ヨーク板６１ｂと永久磁石６０ｂを持った第２のヨーク部とで構成され、第１のヨーク部と第２のヨーク部は所定の間隔を以って対向して配置される。
また、前記第２のボイスコイルモータ５６ａは、コイル５８ａの中空部に位置検出素子５７ａを配置したコイル部材とヨーク板５９ａで構成される第１のヨーク部と、ヨーク板６１ａと永久磁石６０ａを持った第２のヨーク部とで構成され、第１のヨーク部と第２のヨーク部は所定の間隔を以って対向して配置される。
【００４５】
第２のボイスコイルモータ５６ａを構成する第１のヨーク部はボイスコイルモータの駆動回路基板６６に配置固定されており、ボイスコイルモータ５６ａのコイル５８ａは駆動回路基板６６の内枠側の面に、第１のヨーク部を構成するヨーク板５９ａは駆動回路基板６６の外枠側の面に配置固定される。第２のボイスコイルモータ５６ａを構成する第２のヨーク部は永久磁石６０ａとヨーク６１ａで構成されており、コイル５８ａに対面して内枠５３に配置固定される。ボイスコイルモータ５６ａでは、第１のヨーク部が固定子となり、第２のヨーク部が移動子となる。
【００４６】
第１のボイスコイルモータ５６ｂを構成する第１のヨーク部はボイスコイルモータの駆動回路基板６６に配置固定されており、ボイスコイルモータ５６ｂのコイル５８ｂは駆動回路基板６６の外枠側の面に、第１のヨーク部を構成するヨーク板５９ｂは駆動回路基板６６の内枠側の面に配置固定される。第１のボイスコイルモータ５６ｂを構成する第２のヨーク部は永久磁石６０ｂとヨーク６１ｂで構成されており、コイル部材５８ｂに対面して外枠５１に配置固定されている。ボイスコイルモータ５６ｂでは、第１のヨーク部が移動子となり、第２のヨーク部が固定子となる。
【００４７】
このように駆動回路基板６６上に、２基のボイスコイルモータの第１のヨーク部を装着することで、位置検出素子（ホール素子）を含めたコイル部材も駆動回路基板作成時に、他の回路部品例えばマイクロコンピュータ９２、ボイスコイルモータ駆動ドライバー９３と同様に装着可能となり、組立が容易になる。
【００４８】
図６、図７（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の主要要素となる２基のボイスコイルモータの動作を説明する説明図である。なお構成品の符号は極力図５と同じ表記で表している。
【００４９】
図６はボイスコイルモータの駆動回路基板６６の周辺部を中心としたボイスコイルモータの動作を説明する説明用の斜視図で、説明を容易にするため第１のヨーク部に対応する第２のヨーク部の間隙を広げて示している。
【００５０】
図７（ａ）は図６の駆動回路基板６６を中枠５２(右側)の方から見た説明図で、第１のヨーク部と第２のヨーク部をＡ−Ｂ断面で示してある。駆動回路基板６６は左右方向に延びた回動軸５４を中心に回動する。図７（ａ）は単眼鏡に手振れ等による振動が加わる前の初期基準位置を示している。図７（ｂ）は単眼鏡に手振れ等による上下方向の振動が加わって駆動回路基板６６が角度θ傾いた状態を示しており、駆動回路基板６６に固定された中枠５２も角度θ傾く方向に動くが、角度が小さいのでリニア駆動のボイスコイルモータの動作には問題を生じない。
【００５１】
本発明による像安定化装置は手振れ等による振動を補償する範囲が角度（θ）で±５°程度としているので、コイル５８ｂに位置検出素子からの位置信号を用いた位置サーボ等の制御信号を加えることで容易に図７（ａ）の初期位置に戻すことが可能である。
【００５２】
図８（ａ）は図５の駆動回路基盤６６を上方から見た平面説明図で、内枠５３は駆動回路基板６６に対して上下方向に延びた回動軸５５を中心に回動する。図８（ａ）は望遠鏡に手振れ等による振動が加わる前の内枠５３の初期基準位置を示している。図８（ｂ）は望遠鏡に手振れ等による左右方向の振動が加わって中枠が左右方向に角θ傾いた状態を示しており、内枠５３は駆動回路基板６６及び駆動回路基板６６が固定されている中枠に対して角度θ傾いた状態を示している。中枠に固定された駆動回路基板６６に対して内枠５３は角度θ傾く方向に動くが、角度が小さいのでリニア駆動のボイスコイルモータの動作には問題を生じない。
【００５３】
内枠５３を駆動するボイスコイルモータ５６ａは、コイル部材を装着した第１のヨーク部が固定子、永久磁石を装着した第２のヨーク部が移動子となるので、第２のヨーク部が固定された内枠５３は手振れ等による振動が加わった場合には、上下方向に延びた回動軸５５を中心に図８（ａ）、（ｂ）に示すように回動する。
【００５４】
この場合、手振れ等による左右方向の振動を補償する範囲を角度で±５°程度としているので、コイル５８ａに位置サーボ等の制御信号を加えることで容易に図８（ａ）に示す初期位置に戻すことが可能である。
【００５５】
位置検出素子としてのホール素子から得られる位置情報から、動きを打ち消す目標位置をマイクロコンピュータで演算し、演算結果を制御信号としてボイスコイルモータのコイル駆動電流にフィードバックすれば、簡単にジンバル懸架装置の内枠、中枠を必要量移動させる位置サーボ系を構成できる。
【００５６】
図９に位置サーボ系を構成するボイスモーター駆動回路のブロック図を示す。前述のボイスコイルモータ５６ａと５６ｂは基本的には同じものなので以下の説明ではボイスコイルモータ５６ａの場合で説明する。
【００５７】
ボイスコイルモータ５６ａに取り付けられた位置検出素子５７ａからの位置信号は位置信号増幅回路９１を介してマイクロコンピュータ９２に取り込まれ、位相補償フィルター演算や増幅率を調整し、動きを打ち消す目標位置を設定した後、位置サーボを掛けるためのフィードバック駆動するボイスコイルモータ制御信号を演算し、この演算に基づき制御信号を増幅しボイスコイルモータ５６ａを駆動する増幅回路９３を備えている。
【００５８】
図１０（ａ）は正立プリズムを装着するジンバル懸架装置の内枠５３に角速度センサー９４を装着し、手振れ等の振動で生じる正立プリズム１の角度変位を検出し、正立プリズムの動きを打ち消す目標を与えることにより、位置サーボと、角速度サーボの２重帰還ループを構成している。図中９５は角速度センサーからの信号を増幅する増幅回路で、マイクロコンピュータ９２に加えられ、ボイスコイルモータの制御信号を演算し、この演算に基づく制御信号を増幅しボイスコイルモータ５６ａを駆動する増幅回路９３を備えている。
【００５９】
前記角速度センサー９４は、振動の上下方向成分と左右方向成分を検出する２軸角速度センサーでボイスコイルモータ５６ａ、５６ｂの制御信号の演算に使用されるが、単軸角速度センサーを２個用いても良い。
【００６０】
図１０（ｂ）は前記角速度センサーの代わりにボイスコイルモータ５６ａに取り付けられた位置検出素子５７ａからの信号を微分回路９６で微分し、位置信号と同時に角速度信号を取り出し、マイクロコンピュータ９２でボイスコイルモータの制御信号を演算するようにしたボイスコイルモータ駆動回路のブロック図を示している。この場合、微分回路９６はマイクロコンピュータ内部で処理することも可能で、高価な角速度センサーを必要としないのでコスト削減の効果が大きい。
【符号の説明】
【００６１】
１            正立プリズム
１ａ、１ｂ    プリズム
２、２’      対物レンズ
３、３’      接眼レンズ
４、４’      単眼鏡
５            双眼鏡
６、６’、７  光軸
８、８’      筐体
Ｒ            連結部材
１０          ジンバル懸架装置
３１          固定ヨーク
３２、６０ａ、６０ｂ  永久磁石
３３、５８ａ、５８ｂ  コイル
３６、５７ａ、５７ｂ  位置検出素子
３５、４３      支持板
５９ａ、５９ｂ  第１のヨーク板
６１ａ、６１ｂ  第２のヨーク板
５１            外枠
５２            中枠
５３            内枠
５４            第１の回動軸
５５            第２の回動軸
５６ａ、５６ｂ  ボイスコイルモータ
６６            駆動回路基板
９２            マイクロコンピュータ
９３            ボイスコイルモータ駆動ドライバー
９４            角速度センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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