(57)【要約】【課題】防振処理において補正光学系を常時、可動範囲内で駆動制御する。【解決手段】縦方向角速度信号をＡ／Ｄ変換し、縦角速度データを算出し（Ｓ５００）、−８６〜＋８６の範囲にあるかチェックする（Ｓ５０２、Ｓ５０４）。縦角速度データが＋８６より大きければ＋８６に補正し（Ｓ５０６）、−８６より小さければ−８６に補正する（Ｓ５０８）。縦角速度データの−８６、＋８６は、縦方向アクチュエータの最高速度に対応する。補正した縦角速度データを縦方向角速度レジスタに格納する（Ｓ５１０）。縦角速度データが上述の範囲内にあるとき、ステップＳ５００で算出された縦角速度データをそのまま縦方向角速度レジスタに格納する。縦方向角速度レジスタの縦角速度データに基づき所定の積分処理を行い、補正レンズの基準位置からの変位量を算出する（Ｓ５１２）。変位量に基づいて縦方向アクチュエータを駆動する。横方向に関しても同様の処理を行う。【選択図】　　　　図８
2004117814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学機器のぶれ量を検出するぶれ検出手段と、
前記光学機器のぶれによる像振れを補正するための補正光学系と、
前記補正光学系を駆動するためのステッピングモータと、
前記ぶれ量に基づいて算出される前記補正光学系を駆動するための前記ステッピングモータの像振れ相殺駆動量に基づいて、駆動された前記補正光学系の位置情報を演算する位置情報演算手段と、
前記像振れ相殺駆動量のパルスレートが、前記ステッピングモータの最大スルーイング周波数により定まるパルスレートの最高値を超えるか判定する駆動速度判定手段と、
前記駆動速度判定手段により、前記像振れ相殺駆動量のパルスレートが前記最高値を超えると判定されるとき、前記ステッピングモータを前記最高値のパルスレートで駆動させ、かつ前記位置情報演算手段により前記位置情報を演算させる駆動制御手段とを備えることを特徴とする防振装置。
【請求項２】
前記ぶれ検出手段は、前記光学機器のぶれの角速度を検出する角速度センサを有し、
前記駆動速度判定手段は、前記角速度センサにより検出される角速度を、前記ステッピングモータを前記最高値のパルスレートで駆動することにより相殺可能な像振れを発生させる角速度と比較することにより前記判定処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、前記角速度センサにより検出される角速度を、前記ステッピングモータを前記最高値で駆動することにより相殺可能な角速度に補正することを特徴とする請求項２に記載の防振装置。
【請求項４】
前記補正光学系の支持部材の機械的構造により定まる前記補正光学系の駆動可能範囲内で前記補正光学系の変位を制御する位置制御手段を備え、
前記位置制御手段は、前記像振れを相殺すべく駆動されるべき前記補正光学系の目標位置が、前記駆動可能範囲を超えるか否か判定する位置判定手段と、
前記位置判定手段により前記目標位置が前記駆動可能範囲を超えると判定されたら、前記目標位置を前記駆動可能範囲の限界位置に補正する目標位置補正手段とを有し、
前記位置判定手段および前記目標位置補正手段は、前記角速度センサにより検出される角速度を積分処理することにより得られる角度変位データに基づいて、前記位置判定処理および前記目標位置補正処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の防振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等の光学機器に備えられる像振れ補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラや双眼鏡等の光学機器には手振れ等による像振れを補正する防振装置を備えたものがある。このような光学機器では、光学機器の結像光学系の一部を構成するよう補正光学系が配設される。防振装置の制御手段は、光学機器に内蔵される角速度センサから出力される角速度信号を積分処理し角変位信号を算出する。そして、この角変位信号に基づいて光学機器の変位による像振れを相殺すべく、補正光学系が駆動される。すなわち、像振れの程度に応じて補正光学系が駆動され、結像光学系の光軸のぶれを補正することにより像振れが補正される。また、制御手段は、補正光学系の現時点の位置を演算し、補正光学系が支持枠の機械的な構成により定まる可動範囲のどこに位置しているかという位置情報を常時得ている。この位置情報を得ることにより、像ぶれ補正において支持枠が他の部材に接触・衝突しないよう制御している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−６６４４９号公報
【０００４】
補正光学系の駆動機構には、例えばステッピングモータが用いられる場合がある。ステッピングモータを用いる場合、上述の角変位信号に基づいて、光学機器の変位による像振れを相殺すべくステッピングモータの駆動パルス数が算出される。算出された駆動パルス数分駆動されるステッピングモータの回転運動は、伝達機構を介して補正光学系の支持枠に直線運動として伝達され、その結果、補正光学系が駆動され、像振れが補正される。ステッピングモータの１パルス分に対応する駆動量は決まっているため、制御手段は、角変位信号に基づいて補正光学系の現時点の位置を演算し、上述の位置情報を常時得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
パンニングやチルティング等のフレーミング動作のように光学機器を激しく動かす動作を行う場合、通常の手振れとは異なる大きなぶれが発生する。一方、ステッピングモータには最大スルーイング周波数（最大連続応答周波数）が定まっており、この範囲を超えるパルスレートで駆動することはできない。すなわち、ステッピングモータの使用環境に応じて、駆動し得る最大パルスレートが定められる。したがって、上述のような大きなぶれが発生した場合、上述の角速度センサの出力信号に基づいて算出されるステッピングモータの駆動パルス数が最大パルスレートを超える場合がある。このような場合でも、実際の補正光学系の駆動量は、最大パルスレートによる駆動量である。一方、制御手段による補正光学系の位置情報は、上述のように角速度センサの出力信号に基づいて演算される。したがって、実際に駆動された補正光学系の位置と、演算により求められる補正光学系の位置情報（理論上の位置）に誤差が生じてしまう。
【０００６】
補正光学系が実際には可動範囲の中央付近に位置していながら、理論上の位置が可動範囲の周縁部近傍である場合、補正光学系が周縁部へ向かう方向へ駆動できる余地が残されているにもかかわらず、制御手段の駆動制御により補正光学系は駆動されない。その結果、十分な像振れ補正が行われないという問題がある。また、補正光学系が実際には可動範囲の周縁部近傍に位置していながら、理論上の位置が可動範囲の中央付近である場合、補正光学系が周縁部へ向かう方向へ駆動できる余地は無いにもかかわらず、制御手段の駆動制御により補正光学系は周縁部へ向かう方向へ駆動されてしまう。その結果、補正光学系の支持部材が光学機器の他の部材等に衝突し、破損するという問題がある。
【０００７】
本発明は以上の問題を解決するものであり、光学機器の防振装置において常時、補正光学系を可動範囲内で適切に駆動させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る防振装置は、光学機器のぶれ量を検出するぶれ検出手段と、光学機器のぶれによる像振れを補正するための補正光学系と、補正光学系を駆動するためのステッピングモータと、ぶれ量に基づいて算出される補正光学系を駆動するためのステッピングモータの像振れ相殺駆動量に基づいて、駆動された補正光学系の位置情報を演算する位置情報演算手段と、像振れ相殺駆動量のパルスレートが、ステッピングモータの最大スルーイング周波数により定まるパルスレートの最高値を超えるか判定する駆動速度判定手段と、駆動速度判定手段により、像振れ相殺駆動量のパルスレートが最高値を超えると判定されるとき、ステッピングモータを最高値のパルスレートで駆動させ、かつ位置情報演算手段により位置情報を演算させる駆動制御手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
ぶれ検出手段は、例えば、光学機器のぶれの角速度を検出する角速度センサを有し、駆動速度判定手段は、角速度センサにより検出される角速度を、ステッピングモータを最高値のパルスレートで駆動することにより相殺可能な像振れを発生させる角速度と比較することにより判定処理を行う。
【００１０】
好ましくは、駆動制御手段は、角速度センサにより検出される角速度を、ステッピングモータを最高値で駆動することにより相殺可能な角速度に補正する。
【００１１】
好ましくは、補正光学系の支持部材の機械的構造により定まる補正光学系の駆動可能範囲内で補正光学系の変位を制御する位置制御手段を備え、位置制御手段は、像振れを相殺すべく駆動されるべき補正光学系の目標位置が、駆動可能範囲を超えるか否か判定する位置判定手段と、位置判定手段により目標位置が駆動可能範囲を超えると判定されたら、目標位置を駆動可能範囲の限界位置に補正する目標位置補正手段とを有し、位置判定手段および目標位置補正手段は、角速度センサにより検出される角速度を積分処理することにより得られる角度変位データに基づいて、位置判定処理および目標位置補正処理を行う。
【００１２】
以上のように本発明によれば、ぶれ検出手段の検出結果に基づいて算出されるステッピングモータの駆動パルスレートが、ステッピングモータの特性により定まるパルスレートの最高値を超えるとき、最高値のパルスレートでステッピングモータを駆動させ、かつ補正光学系の位置が位置情報演算手段により演算される。したがって、位置情報演算手段により演算される理論上の補正光学系の位置と、現実に変位する補正光学系の位置に誤差が生じることがなく、補正光学系の正確な駆動制御が行われる。
【００１３】
ぶれ検出手段に角速度センサを用い、角速度センサにより検出される角速度を、ステッピングモータを最高値のパルスレートで駆動することにより相殺可能な像振れを発生させる角速度と比較する構成にすれば、他の演算処理に先駆けて駆動速度判定処理が行われるため、迅速化が図られる。
【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双眼鏡の各光学系の位置関係を模式的に示す図である。第１の光学系１０において、第１の対物レンズ２１を通過した光束は第１の補正レンズ３１を通過し第１の正立プリズム４１を介して第１の接眼レンズ５１に導かれ、第２の光学系１１において、第２の対物レンズ２２を通過した光束は第２の補正レンズ３２を通過し第２の正立プリズム４２を介して第２の接眼レンズ５２に導かれる。第１の補正レンズ３１と第２の補正レンズ３２はレンズ支持枠３０に一体的に支持されている。第１の光学系１０の光軸ＯＰ１と第２の光学系２０の光軸ＯＰ２は、完全に平行となるよう調整されている。
【００１５】
尚、本明細書において「横方向」とは光軸ＯＰ１、ＯＰ２を含む平面に平行でかつ光軸ＯＰ１、ＯＰ２に直交する方向であり、「縦方向」とは光軸ＯＰ１、ＯＰ２を含む平面に垂直な方向である。補正レンズ３１の光軸および補正レンズ３２の光軸が光軸ＯＰ１、ＯＰ２を含む平面内に位置している場合の、レンズ支持枠３０の位置を「縦方向可動中心位置」という。また、光軸ＯＰ１、ＯＰ２を含む平面に直交し光軸ＯＰ１を含む平面内に補正レンズ３１の光軸が位置し、かつ光軸ＯＰ１、ＯＰ２を含む平面に直交し光軸ＯＰ２を含む平面内に補正レンズ３２の光軸が位置している場合のレンズ支持枠３０の位置を「横方向可動中心位置」という。すなわち、レンズ支持枠３０が縦方向可動中心位置にありかつ横方向可動中心位置にあるとき、補正レンズ３１、３２の光軸は、それぞれ光軸ＯＰ１及び光軸ＯＰ２に一致している。補正レンズ３１、３２の光軸が光軸ＯＰ１及び光軸ＯＰ２に一致しているときの補正レンズ３１、３２の位置を「基準位置」と呼ぶ。
【００１６】
図２は第１実施形態のレンズ支持枠３０を第１および第２の対物レンズ２１、２２の側から見た正面図である。レンズ支持枠３０は、縦方向駆動枠３０１と横方向駆動枠３０２を有している。縦方向駆動枠３０１は略長方形の平板であり開口部を有するドーナツ形状である。縦方向駆動枠３０１は、双眼鏡体の内壁面１に一体的に形成されたフランジ１ａに配設された保持部材３１０により縦方向に摺動可能に支持され、縦方向の駆動において案内される。横方向駆動枠３０２は補正レンズ３１、３２を一体的に保持する平板であり、縦方向駆動枠３０１の開口部に配設されている。横方向駆動枠３０２は、縦方向駆動枠３０１に配設された保持部材３２０により横方向に摺動可能に支持され、横方向の駆動において案内される。
【００１７】
保持部材３１０はビス３１１、ナット（図示せず）、ワッシャ３１３を有する。ビス３１１は、そのシャフトはフランジ１ａに穿設された穴を挿通し、ヘッドが第１および第２の対物レンズ２１、２２の側に位置するよう配設されている。シャフトにはネジ山が切られており、ビス３１１のヘッドの反対側の端部にはナットが締め付けられている。ヘッドと縦方向駆動枠３０１の間、およびナットと縦方向駆動枠３０１の間に、それぞれワッシャ３１３が配設されている。縦方向駆動枠３０１は、その端部においてワッシャ３１３の周縁部の一部で挟持されており、ワッシャ３１３は、縦方向駆動枠３０１を光軸ＯＰ１、ＯＰ２と平行方向に移動しないよう保持している。
【００１８】
保持部材３２０も保持部材３１０と同様の構成を有している。横方向駆動枠３０２の端部は保持部材３２０のワッシャの周縁部の一部で挟持されている。すなわち、ワッシャ３１３と同様、保持部材３２０のワッシャは、横方向駆動枠３０２を光軸ＯＰ１、ＯＰ２と平行方向に移動しないよう保持している。
【００１９】
図３は図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。図２および図３を用いて、レンズ支持枠３０を駆動するアクチュエータについて説明する。第１および第２の正立プリズム４１、４２側において補正レンズ３１、３２の間には、縦方向アクチュエータ３７０が配設される。縦方向アクチュエータ３７０はステッピングモータであり、第１の固定部材３７４によりフランジ１ａに固定されている。縦方向直動機構３７２は、縦方向アクチュエータ３７０の回転軸３７１に設けられた雄ネジ３７２ａと、雄ネジ３７２ａに噛合するナット３７２ｂと、ナット３７２ｂを縦方向駆動枠３０１に固定する金具３７２ｃから成る。縦方向駆動枠３０１の下端部近傍において第１および第２の対物レンズ２１、２２側には、横方向アクチュエータ３８０が配設される。横方向アクチュエータ３８０はステッピングモータであり、第２の固定部材３８４により縦方向駆動枠３０１に固定されている。横方向直動機構３８２は、横方向アクチュエータ３８０の回転軸３８１に設けられた雄ネジ３８２ａと、雄ネジ３８２ａに噛合するナット３８２ｂと、ナット３８２ｂを横方向駆動枠３０２に固定する金具３８２ｃから成る。
【００２０】
縦方向直動機構３７２により縦方向アクチュエータ３７０の回転運動は縦方向の直線運動に変換され、横方向直動機構３８２により横方向アクチュエータ３８０の回転運動は横方向の直線運動に変換される。
【００２１】
図２において縦方向駆動枠３０１の左端部の上端部近傍には、縦方向リセット位置検出センサ３５０が固定されている。縦方向リセット位置検出センサ３５０は所定の間隔をおいて配設された発光素子と受光素子を備えた透過型フォトインタラプタである。フランジ１ａの左端部の上端部近傍には縦方向リセット位置検出用薄板３５１が固定されている。縦方向リセット位置検出用薄板３５１は、縦方向駆動枠３０１の駆動に応じて縦方向リセット位置検出センサ３５０の発光素子と受光素子の間を通過する。第１および第２の補正レンズ３１、３２の光軸が光軸ＯＰ１、ＯＰ２を含む平面内に位置している場合、縦方向リセット位置検出センサ３５０から出力される信号が変化するよう、縦方向リセット位置検出用薄板３５１は位置決めされている。
【００２２】
横方向駆動枠３０２の上端部において第２の補正レンズ３２の近傍には、横方向リセット位置検出センサ３６０が固定されている。横方向リセット位置検出センサ３６０は縦方向リセット位置検出センサ３５０と同様の透過型フォトインタラプタである。縦方向駆動枠３０１の上端部には、横方向リセット位置検出用薄板３６１が固定されている。横方向リセット位置検出用薄板３６１は、横方向駆動枠３０２の駆動に応じて横方向リセット位置検出センサ３６０の発光素子と受光素子の間を通過する。光軸ＯＰ１、ＯＰ２を含む平面に直交しかつ光軸ＯＰ１を含む平面内に第１の補正レンズ３１の光軸が位置し、光軸ＯＰ１、ＯＰ２を含む平面に直交しかつ光軸ＯＰ２を含む平面内に第２の補正レンズ３２の光軸が位置している場合、横方向リセット位置検出センサ３６０から出力される信号が変化するよう、横方向リセット位置検出用薄板３６１は位置決めされている。
【００２３】
本実施形態では、縦方向リセット位置検出センサ３５０から出力される電圧が変化する場合の縦方向駆動枠３０１の位置を「縦方向リセット位置」と呼び、横方向リセット位置検出センサ３６０から出力される電圧が変化する場合の横方向駆動枠３０２の位置を「横方向リセット位置」と呼ぶ。換言すれば、縦方向リセット位置とは、設計上縦方向駆動枠３０１が縦方向可動中心位置に位置決めされている位置であり、横方向リセット位置とは、設計上横方向駆動枠３０２が横方向可動中心位置に位置決めされている位置である。すなわち、縦方向リセット位置と縦方向可動中心位置は一致し、横方向リセット位置と横方向可動中心位置は一致する。
【００２４】
図４は本実施形態の防振装置のブロック図である。縦方向角速度センサ１１０は、双眼鏡を保持した時の縦方向における振れの方向及び角速度を検出する。縦方向角速度センサ１１０には縦方向センサアンプ１１１が接続されており、縦方向角速度センサ１１０から出力された縦方向角速度信号が増幅され、ＣＰＵ１００に出力される。
【００２５】
尚、本実施形態の防振処理は、双眼鏡の電源がオンされ、かつ防振スイッチがオンされた状態において、所定の間隔で繰り返し実行される。本実施形態では、１ｍｓ（ミリ秒）毎に防振処理が実行される。
【００２６】
ＣＰＵ１００に入力された縦方向角速度信号は、Ａ／Ｄ変換器１１２により所定の同期信号に基づいてデジタル値に変換され、後述する補正処理が施された後、角速度データとして縦方向角速度レジスタ１１３に格納される。縦方向前回変位レジスタ１１４には、前回の防振処理において駆動された補正レンズ３１、３２の、基準位置からの変位量が格納されている。縦方向角速度レジスタ１１３の角速度データは縦方向前回変位レジスタ１１４のレンズ変位量に加算（積分処理）され、縦方向カレント変位レジスタ１１５に格納される。すなわち、縦方向カレント変位レジスタ１１５に格納されるデータは、像振れを補正するための縦方向における補正レンズ３１、３２の基準位置からのレンズ変位量であり、像振れを補正すべく駆動される補正レンズ３１、３２の縦方向の目標位置に相当する。
【００２７】
縦方向カレント変位レジスタ１１５のデータおよび縦方向前回変位レジスタ１１４のデータに基づいて、所定のアルゴリズムにより縦方向駆動枠３０１を移動させるための縦方向アクチュエータ３７０の駆動パルス数が算出される。この駆動パルス数は縦方向駆動パルスレジスタ１１６に格納される。また、縦方向カレント変位レジスタ１１５のデータ（積分処理の結果）は、次回の防振処理の積分処理に用いるため、縦方向前回変位レジスタ１１４に格納される。
【００２８】
縦方向駆動パルスレジスタ１１６の駆動パルス数は、縦方向モータ駆動回路１１７に出力される。駆動パルス数に基づいて、縦方向モータ駆動回路１１７により縦方向アクチュエータ３７０に所定量の電流が所定方向に流され、縦方向アクチュエータ３７０は所定の方向に所定量、回転する。縦方向アクチュエータ３７０の回転運動は、上述の縦方向直動機構３７２を介して縦方向駆動枠３０１に直線運動として伝達される。以上のように縦方向駆動枠３０１が駆動されることにより、像振れの縦方向に相当する成分が相殺される。
【００２９】
像振れの横方向に相当する成分についても同様の構成により同様の処理が実行される。すなわち、横方向角速度センサ１２０により、双眼鏡を保持した時の横方向における振れの方向及び角速度が検出され、横方向センサアンプ１２１で横方向角速度信号が増幅される。
【００３０】
横方向角速度信号は、ＣＰＵ１００のＡ／Ｄ変換器１２２により所定の同期信号に基づいてデジタル値に変換され、後述する補正処理が施された後、角速度データとして横方向角速度レジスタ１２３に格納される。横方向前回変位レジスタ１２４に格納されているレンズ変位量に、横方向角速度レジスタ１２３の角速度データが加算され（積分処理）、横方向カレント変位レジスタ１２５に格納される。
【００３１】
横方向カレント変位レジスタ１２５のデータおよび横方向前回変位レジスタ１２４のデータから横方向アクチュエータ３８０のモータの駆動パルス数が算出され、横方向駆動パルスレジスタ１２６に格納される。また、横方向カレント変位レジスタ１２５のデータは、横方向前回変位レジスタ１２４に格納される。横方向駆動パルスレジスタ１２６の駆動パルス数は、横方向モータ駆動回路１２７に出力される。駆動パルス数に基づいて、横方向モータ駆動回路１２７を介して、横方向アクチュエータ３８０に所定量の電流が所定方向に流され、横方向アクチュエータ３８０は所定の方向に所定量、回転する。横方向アクチュエータ３８０の回転運動は、上述の横方向直動機構３８２を介して横方向駆動枠３０２に直線運動として伝達される。以上のように横方向駆動枠３０２が駆動されることにより、像振れの横方向に相当する成分が相殺される。
【００３２】
また、制御手段１００にはＥＥＰＲＯＭ１０１が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ１０１には、縦方向および横方向のリセット位置と可動中心位置のずれ量が予め記憶されている。上述のように、設計上は、縦方向リセット位置と縦方向可動中心位置は一致し、横方向リセット位置と横方向可動中心位置は一致する。しかしながら、実際には双眼鏡の製造時の加工公差等により、縦方向リセット位置と縦方向可動中心位置、及び横方向リセット位置と横方向可動中心位置には差分が生じる。そのため、ＥＥＰＲＯＭ１０１に縦方向および横方向のリセット位置と可動中心位置のずれ量を格納しておき、ＣＰＵ１００はＥＥＰＲＯＭ１０１からこのずれ量を読み出し、縦方向および横方向においてリセット位置にあるレンズ支持枠３０が可動中心位置にまで駆動されるよう、ずれ量に基づいて所定のパルス数を縦方向アクチュエータ３７０および横方向アクチュエータ３８０にそれぞれ出力する。
【００３３】
ここで、防振装置の各部材の特性について説明する。縦方向および横方向アクチュエータ３７０、３８０に用いられるステッピングモータは、１パルス当り２．０μｍ（マイクロメートル）分、補正レンズ３１、３２を動かせるモータであり、最大スルーイング周波数により定まる最高駆動パルスレート（最高速度）は５０００ｐｐｓ（パルス・パー・セカンド）、すなわち５パルス／１ｍｓ（ミリセカンド）である。補正レンズ３１、３２のレンズ感度は０．５度／１ｍｍ（ミリメートル）である。レンズ感度とは、光軸変位角度とレンズ移動量との割合である。このステッピングモータを５０００ｐｐｓで駆動したときの補正レンズ３１、３２の角速度、すなわち最高角速度は以下のようにして算出される。
【００３４】
５パルス×２μｍ／１ｍｓ＝１０μｍ／１ｍｓ＝１ｍｍ／１００ｍｓ
＝０．５度／１００ｍｓ＝５度／ｓ（セカンド）
【００３５】
以上より、上述の特性を有するステッピングモータを用いる場合、縦方向および横方向角速度センサ１１０、１２０から出力される角速度が５度／ｓ以下であれば、ステッピングモータの追従駆動が可能であり、５度／ｓを越えると、当該ステッピングモータでは追従駆動できないと判断することができる。
【００３６】
また、本実施形態において、角速度信号のＡ／Ｄ変換器１１２、１２２におけるサンプリング周期は１ｍｓであり、縦方向および横方向センサアンプ１１１、１２１の出力の感度は５０ｍｖ（ミリボルト）／（度／ｓ）である。ＣＰＵ１００におけるＡ／Ｄ変換性能は、基準電圧３．０ｖ（ボルト）を１０ビット分割するので、デジタル値１あたりの電圧分解能は２．９２９ｍｖとなる。
【００３７】
したがって、５度／ｓの角速度信号は、上述のセンサアンプ１１１、１２１の出力の感度により、発生電圧は５（度／ｓ）×５０ｍｖ／（度／ｓ）＝２５０ｍｖとなる。そして、Ａ／Ｄ変換値（角速度データ）は、２５０ｍｖ／２．９２９ｍｖ＝８６となる。すなわち、角速度データが「８６」のとき、ステッピングモータは最高速度の５パルス／ｍｓで駆動されることとなる。
【００３８】
尚、手振れは縦方向および横方向において、それぞれ上下、左右に繰り返し振れる。したがって、センサアンプ１１１、１２１の出力電圧値は、手振れの上下、左右の振れに応じてプラス値とマイナス値の間で振れて発生し、角速度データもセンサアンプの出力電圧値に応じてプラス値およびマイナス値をとる。すなわち、角速度データが「−８６」〜「＋８６」の範囲にあるとき、ステッピングモータは像振れに追従して駆動可能であるが、角速度データがこの範囲外にあるとき、ステッピングモータは像振れに追従できず、最高速度の５パルス／ｍｓで駆動される。
【００３９】
縦方向および横方向駆動枠３０１、３０２の駆動範囲は、ＣＰＵ１００により制御される。縦方向駆動枠３０１は、フランジ１ａの内壁面に接触しないよう駆動範囲が制御され、横方向駆動枠３０２は、縦方向駆動枠３０１の開口部の内壁面に接触しないよう駆動範囲が制御される。この駆動範囲の制御は、角速度データを積分演算して得られるレンズ変位量に基づいて行われる。本実施形態では、縦方向および横方向可動中心位置から縦方向および横方向にそれぞれステッピングモータの駆動パルスが−１０００パルス〜＋１０００パルス分の駆動距離位置が、縦方向および横方向の駆動枠３０１、３０２がそれぞれ他の部材と接触しない限界の範囲である。上述のステッピングモータの特性により、この可動範囲に対応する駆動距離位置は−２ｍｍ〜＋２ｍｍとなり、レンズ変位量に換算すると、「−１７２００」〜「＋１７２００」の範囲となる。すなわち、レンズ変位量が「＋１７２００」より大きいか、「−１７２００」より小さいとき、そのレンズ変位量に基づいて、ステッピングモータを駆動すると、縦方向および横方向駆動枠３０１、３０２はフランジの内壁面や縦方向駆動枠３０１の開口部の内壁面に衝突することとなる。そこで、可動範囲は予め若干の余裕を加味して「−１７０００」〜「＋１７０００」の範囲とした。したがって、ＣＰＵ１００は、レンズ変位量の値をチェックし、ステッピングモータの駆動を制御する。尚、この駆動制御については後述する。
【００４０】
図５〜１１を用いて、本実施形態の防振処理について説明する。図５は本実施形態の防振処理のメインルーチンの処理手順を示すフローチャート、図６は双眼鏡の電源オフ時の処理手順を示すフローチャート、図７は防振スイッチがオフされたときの処理手順を示すフローチャートである。
【００４１】
図５において、双眼鏡の電源スイッチが投入され電源オンとなると、ステップＳ４００において、ＥＥＰＲＯＭ１０１からリセット位置と可動中心位置とのずれ量を解消するためのステッピングモータの駆動パルス数が読み出され、ステップＳ４０２において、縦方向駆動枠３０１及び横方向駆動枠３０２がリセット位置に位置決めされるよう縦方向アクチュエータ３７０のモータおよび横方向アクチュエータ３８０のモータが駆動される。次いで、ステップＳ４０４でリセット位置と可動中心位置とのずれ量に基づいて縦方向アクチュエータ３７０のモータおよび横方向アクチュエータ３８０のモータが駆動され、レンズ支持枠３０が縦方向可動中心位置まで駆動されるとともに横方向可動中心位置まで駆動される。ステップＳ４０６では、縦方向および横方向のレンズ変位量をそれぞれ格納する「縦角変位信号」および「横角変位信号」に「０」をセットし、初期化する。
【００４２】
次いでステップＳ４０８で電源スイッチの状態を検出し、電源オフであれば図６のフローチャートに示す処理へ進む。図６のステップＳ４２０において、縦方向駆動枠３０１及び横方向駆動枠３０２がリセット位置に位置決めされるよう、縦方向アクチュエータ３７０のモータおよび横方向アクチュエータ３８０のモータが駆動される。次いでステップＳ４２２で、予めＥＥＰＲＯＭ１０１から読み出したリセット位置と可動中心位置とのずれ量に基づいて縦方向アクチュエータ３７０のモータおよび横方向アクチュエータ３８０のモータを駆動し、レンズ支持枠３０を縦方向可動中心位置まで駆動させるとともに横方向可動中心位置まで駆動させる。その後、ステップＳ４２４において縦方向アクチュエータ３７０のモータおよび横方向アクチュエータ３８０のモータを停止し、ステップＳ４２６で電源の供給を停止し処理を終了する。
【００４３】
一方、図５のステップＳ４０８で電源オンの場合、ステップＳ４１０に進み、防振スイッチの状態がチェックされる。防振スイッチがオフの場合、図７のフローチャートに示す処理へ進み、オンの場合ステップＳ４１２へ進む。
【００４４】
図７において、ステップＳ４３０で縦方向駆動枠３０１及び横方向駆動枠３０２がリセット位置に位置決めされるよう縦方向アクチュエータ３７０のモータおよび横方向アクチュエータ３８０のモータが駆動され、次いでステップＳ４３２において、ステップＳ４２２と同様、縦方向アクチュエータ３７０のモータおよび横方向アクチュエータ３８０のモータを駆動し、レンズ支持枠３０を縦方向可動中心位置まで駆動させるとともに横方向可動中心位置まで駆動させる。ステップＳ４３４で、縦角変位信号および横角変位信号にそれぞれ「０」を代入し、リセットする。
【００４５】
次いでステップＳ４３６で、縦方向アクチュエータ３７０のモータおよび横方向アクチュエータ３８０のモータを停止し、ステップＳ４３８へ進む。ステップＳ４３８で電源スイッチを検出し、電源オフの場合、図６のステップＳ４２０へ進み、上述の終了処理が行われる。ステップＳ４３８で電源オンの場合、ステップＳ４４０へ進み防振スイッチが検出される。防振スイッチがオフの場合、ステップＳ４３８へ戻り、オンの場合、図５のステップＳ４１２へ進む。すなわち、電源スイッチがオフになるか若しくは防振スイッチがオンになるまでステップＳ４３８、Ｓ４４０が繰り返される。
【００４６】
図５のステップＳ４１０あるいは図７のステップＳ４４０で防振スイッチがオンの場合、図５のステップＳ４１２へ進み、縦方向防振処理ルーチンが実行され、次いでＳ４１４へ進み、横方向防振処理ルーチンが実行される。ステップＳ４１６では所定時間が経過したか否かが判断され、所定時間が経過するまではステップＳ４１６の処理が繰り返し行われ、所定時間が経過したらステップＳ４０８からの処理が行われる。従って、防振処理が一定のタイミングで行われる。本実施形態では、所定時間を１ｍｓ（ミリ秒）とする。
【００４７】
図８は、Ｓ４１２で実行される縦方向防振処理ルーチンの処理手順の前半を示すフローチャートである。Ｓ５００において、縦方向角速度信号（縦方向センサアンプ１１１の出力信号）がＡ／Ｄ変換器１１２によりＡ／Ｄ変換され、縦角速度データが算出される。
【００４８】
算出された縦角速度データは、ステップＳ５０２、Ｓ５０４において、「−８６」〜「＋８６」の範囲にあるかチェックされる。ステップＳ５０２では、縦角速度データが「＋８６」より大きいかチェックされ、ステップＳ５０４では、縦角速度データが「−８６」より小さいかチェックされる。上述のように、縦角速度データ「−８６」「＋８６」は、縦方向アクチュエータ３７０の最高速度（５パルス／ｍｓ）に対応する。したがって、縦角速度データが「−８６」〜「＋８６」の範囲外にあっても、縦方向アクチュエータ３７０は５パルス／ｍｓを超える速度で駆動されない。すなわち、ステップＳ５００で算出された縦角速度データが「−８６」〜「＋８６」の範囲外にある場合、そのデータに基づいて駆動パルス数を算出しても、実際に縦方向アクチュエータ３７０が駆動されるパルス数は１ｍｓごとに５パルスである。一方、補正レンズ３１、３２の理論上の駆動位置は、算出された駆動パルス数に基づいて演算される。したがって、縦角速度データが「−８６」〜「＋８６」の範囲外にある場合、補正レンズ３１、３２が実際に駆動される位置と、理論上の位置との間に差が生じる。
【００４９】
そこで、ステップＳ５０２において、縦角速度データが「＋８６」より大きいことが確認されたら（Ｓ５０２でＹＥＳ）、ステップＳ５０６へ進み、縦角速度データが「＋８６」に補正される。ステップＳ５０４で縦角速度データが「−８６」より小さいことが確認されたら（Ｓ５０４でＹＥＳ）、ステップＳ５０８へ進み、縦角速度データが「−８６」に補正される。ステップＳ５０６、Ｓ５０８における補正処理の後、ステップＳ５１０へ進み、補正された縦角速度データが縦方向角速度レジスタ１１３に格納される。
【００５０】
また、縦角速度データが「−８６」〜「＋８６」の範囲内にあることが確認されたら（ステップＳ５０２でＮＯ、ステップＳ５０４でＮＯ）、ステップＳ５０６およびＳ５０８の補正処理は行わず、ステップＳ５１０へ進む。すなわち、ステップＳ５００で算出された縦角速度データがそのまま縦方向角速度レジスタ１１３に格納される。
【００５１】
ステップＳ５１０の処理の後、ステップＳ５１２へ進む。ステップＳ５１２では、縦方向角速度レジスタ１１３の縦角速度データが、縦方向前回変位レジスタ１１４に格納されているレンズ変位量に加算され（積分処理）、縦角変位信号にセットされる。縦角変位信号は、縦方向カレント変位レジスタ１１５に格納される。
【００５２】
次いで、図９のステップＳ５１４へ進む。図９は、縦方向防振処理ルーチンの処理手順の後半を示すフローチャートである。ステップＳ５１４およびＳ５１６において、縦方向の位置判定処理が行われる。上述のように、縦方向駆動枠３０１の機械的構造により定まる駆動範囲は、角変位信号（レンズ変位量）に換算すると、「−１７０００」〜「＋１７０００」の範囲である。ステップＳ５１４およびＳ５１６では、縦角変位信号が「−１７０００」〜「＋１７０００」の範囲にあるかチェックされる。
【００５３】
ステップＳ５１４では、縦角変位信号が「＋１７０００」より大きいかチェックされ、大きければステップＳ５１８へ進む。ステップＳ５１８では、縦角変位信号に「＋１７０００」がセットされる。次いで、ステップＳ５２２へ進む。ステップＳ５１６では、縦角変位信号が「−１７０００」より小さいかチェックされ、小さければステップＳ５２０へ進む。ステップＳ５２０では、縦角変位信号に「−１７０００」がセットされる。次いで、ステップＳ５２２へ進む。ステップＳ５１８、Ｓ５２０における補正処理の後、ステップＳ５２２へ進み、補正された縦角変位信号が縦方向カレント変位レジスタ１１５に格納される。
【００５４】
縦角変位信号が「−１７０００」〜「＋１７０００」の範囲にあるとき（ステップＳ５１４でＮＯ、ステップＳ５１６でＮＯ）、ステップＳ５１８、Ｓ５２０の補正処理は行わず、ステップＳ５２２へ進む。すなわち、ステップＳ５１２で算出された縦角変位信号の値がそのまま縦方向カレント変位レジスタ１１５に格納される。
【００５５】
以上のように、縦方向カレント変位レジスタ１１５には、補正レンズ３１、３２の縦方向の変位量、換言すれば縦方向の目標位置が格納される。
【００５６】
ステップＳ５２４では、縦方向カレント変位レジスタ１１５に格納された補正レンズ３１、３２の縦方向における目標位置と、縦方向前回変位レジスタ１１４に格納されている、前回の防振処理で駆動された補正レンズ３１、３２の縦方向における位置情報との差分に基づいて、縦方向アクチュエータ３７０のモータの駆動パルス数が算出され、縦方向駆動パルスレジスタ１１６に格納される。ステップＳ５２６において縦方向駆動パルスレジスタ１１６に格納される駆動パルス数は、縦方向モータ駆動回路１１７へ出力される。
【００５７】
次いで、ステップＳ５２８へ進み、縦方向カレント変位レジスタ１１５に格納された位置情報が縦方向前回変位レジスタ１１４に格納される。すなわち、次回の防振処理に備えるため、本ルーチンで駆動された補正レンズ３１、３２の縦方向の位置情報が格納される。以上で本ルーチンは終了し、図５のステップＳ４１２へ戻る。
【００５８】
次いで、ステップＳ４１４へ進み、横方向防振処理ルーチンが実行される。図１０は横方向防振処理ルーチンの前半の処理手順を示すフローチャート、図１１は後半の処理手順を示すフローチャートである。横方向防振処理ルーチンでは、上述の縦方向防振処理ルーチンと同様の処理が行われる。
【００５９】
ステップＳ６００で横方向角速度センサアンプ１２１の出力をＡ／Ｄ変換することにより得られた横角速度データが、「−８６」〜「＋８６」の範囲にあるか否かチェックされる（ステップＳ６０２、Ｓ６０４）。範囲外にある横角速度データは補正され（ステップＳ６０６、Ｓ６０８）、横方向角速度レジスタ１２３に格納される（ステップＳ６１０）。範囲内にある横角速度データはそのまま横方向角速度レジスタ１２３へ格納される。次いでステップＳ６１２で、横方向角速度レジスタ１２３の横角速度データが、横方向前回変位レジスタ１２４に格納されているレンズ変位量に加算され（積分処理）、横角変位信号が算出され、横方向カレント変位レジスタ１２５に格納される。
【００６０】
次いで、図１１の処理へ進み、横角変位信号が横方向駆動枠３０２の機械的構造により定まる補正レンズ３１、３２の駆動範囲にあるかチェックされる（ステップＳ６１４、Ｓ６１６）。駆動範囲外にある横角変位信号は補正され（ステップＳ６１８、Ｓ６２０）、横方向カレント変位レジスタ１２５に格納される（ステップＳ６２２）。範囲内にある横方向角変位信号はそのまま横方向カレント変位レジスタ１２５に格納される。
【００６１】
次いで、横方向カレント変位レジスタ１２５に格納された横方向駆動枠３０１の横方向における目標位置と、横方向前回変位レジスタ１２４に格納された横方向駆動枠３０１の横方向における位置情報との差分に基づいて、横方向アクチュエータ３８０のモータの駆動パルス数が算出され（Ｓ６２４）、横方向モータ駆動回路１２７へ出力される（ステップＳ６２６）。次いで、ステップＳ６２８へ進み、横方向カレント変位レジスタ１２５に格納された位置情報が横方向前回変位レジスタ１２４に格納される。以上で本ルーチンは終了し、図５のステップＳ４１４へ戻る。
【００６２】
以上のように、本実施形態によれば、角速度センサ１１０、１２０の出力値に基づいて算出される角速度データを、アクチュエータ３７０、３８０の回転が追従可能な角速度の範囲と比較する。そして、その範囲外にある場合、最高駆動パルスレートで駆動されるアクチュエータ３７０、３８０により追従可能な角速度データの値を、算出された角速度データに置き換える。したがって、角速度データに基づいて演算される理論上の補正レンズ３１、３２の位置と、アクチュエータ３７０、３８０により駆動され位置決めされる実際の補正レンズ３１、３２の位置との間に誤差が生じることがない。すなわち、常に、補正レンズ３１、３２の正確な位置情報を保持することができる。その結果、常時、縦方向駆動枠３０１、横方向駆動枠３０２の機械的構造により定まる補正レンズ３１、３２の駆動範囲内において補正レンズ３１、３２を駆動制御することができる。
【００６３】
また、本実施形態においては、縦方向に関し、縦方向駆動枠３０１が縦方向リセット位置に位置したことを縦方向リセット位置検出センサ３５０により検知し、ＥＥＰＲＯＭ１０１に格納されたデータに基づいて、縦方向駆動枠３０１を縦方向可動中心位置へ駆動する。横方向に関しても同様の制御が行われる。そして、それぞれの可動中心位置からの駆動量に基づいて、各駆動枠３０１、３０２の位置情報を演算している。すなわち、縦方向、横方向のそれぞれにおいて、実質的に中央の１箇所で位置検出をするのみで、両端（＋方向および−方向）の可動範囲までの駆動枠の位置、すなわち補正レンズ３１、３２の位置を正確に把握することができる。
【００６４】
尚、本実施形態は双眼鏡を例にとって説明したが、これに限るものではない。カメラ、望遠鏡等の他の光学機器にも適用可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、光学機器の防振装置において、常に補正光学系を可動範囲内で適切に駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態が適用される双眼鏡の各光学系の位置関係を模式的に示す図である。
【図２】レンズ支持枠の正面図である。
【図３】レンズ支持枠の断面図である。
【図４】防振装置のブロック図である。
【図５】防振処理のメインルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】電源オフ時の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】防振スイッチオフ時の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】縦方向防振処理ルーチンの処理手順の前半を示すフローチャートである。
【図９】縦方向防振処理ルーチンの処理手順の後半を示すフローチャートである。
【図１０】横方向防振処理ルーチンの処理手順の前半を示すフローチャートである。
【図１１】横方向防振処理ルーチンの処理手順の後半を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２１、２２　対物レンズ
３０　レンズ支持枠
３１、３２　補正レンズ
４１、４２　正立プリズム
５１、５２　接眼レンズ
３１０、３２０　保持部材
３７０　縦方向アクチュエータ
３７２　縦方向直動機構
３８０　横方向アクチュエータ
３８２　横方向直動機構
【図１】
2004117814.tif 000003
【図２】
2004117814.tif 000004
【図３】
2004117814.tif 000005
【図４】
2004117814.tif 000006
【図５】
2004117814.tif 000007
【図６】
2004117814.tif 000008
【図７】
2004117814.tif 000009
【図８】
2004117814.tif 000010
【図９】
2004117814.tif 000011
【図１０】
2004117814.tif 000012
【図１１】
2004117814.tif 000013