(57)【要約】【課題】装置の振動レベルを検出し、最適なモードを自動で判断する機能を有する像安定化装置を提供する。【解決手段】光学系を搭載したジンバルの角度変位情報Ｖω、Ｖθを検出する。角度変位情報Ｖω、Ｖθを予め定めた基準値Ｖｃ１、Ｖｃ２とそれぞれ比較し、予め定めたサンプリング時間Ｔｓ内に予め定めた範囲±Ｖω、±Ｖθから予め定めた回数、例えば２回以上逸脱するかどうかにより、モードを判定する。角度変位量Ｖθが逸脱した場合、ハウジングのパンニング／チルティングが生じていると判断し、パンニング／チルティングに適したモードを選択する。一方、角速度Ｖθが逸脱した場合、ユーザが乗り物に搭乗していると判断し、乗り物により生じる振動に適したモードを選択する。【選択図】図１３
2004020730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に光学系を備えるハウジングと、前記光学系を構成する光学部材の一部の光学部材の姿勢を慣性系に対して維持させるために、前記一部の光学部材を前記ハウジングに対して角度変位可能に保持する保持手段と、前記保持手段によって角度変位した前記一部の光学部材の姿勢を戻す向きに前記一部の光学部材を角度変位させる駆動手段と、前記駆動手段の駆動量を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記保持手段による前記一部の光学部材の角度変位情報を検出するための検出手段と、前記検出手段の検出結果を予め定めた第１の演算方法で演算することにより前記駆動量を求める第１演算手段と、前記検出手段の検出結果を予め定めた第２の演算方法で演算することにより前記駆動量を求める第２演算手段と、前記第１および第２演算手段のうち、前記ハウジングに加わっている振動に対して適する演算手段を判定する判定手段とを含み、
前記判定手段は、前記検出手段の検出結果を予め定めた基準値と比較することにより、前記判定を行うことを特徴とする像安定化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の像安定化装置において、前記第１および第２演算手段のうち、前記判定手段の判定した演算手段が求めた前記駆動量で前記駆動手段を動作させるモード自動切り換え手段を有することを特徴とする像安定化装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の像安定化装置において、前記第１演算手段が求めた前記駆動量で前記駆動手段を動作させる第１モードおよび前記第２演算手段が求めた前記駆動量で前記駆動手段を動作させる第２モードのうちのいずれかを選択する操作をユーザから受け付けるためのモード選択操作部と、前記第１および第２演算手段のうち前記判定手段が判定した演算手段が、前記モード選択操作部が受け付けたモードに対応する演算手段と異なる場合に、ユーザに通知を行う通知部とを有することを特徴とする像安定化装置。
【請求項４】
請求項１に記載の像安定化装置において、前記検出手段は、前記角度変位情報として、角度変位量と角速度とを検出し、前記判定手段は、角度変位量と角速度とをそれぞれ基準値と比較することにより、前記判定を行うことを特徴とする像安定化装置。
【請求項５】
請求項４に記載の像安定化装置において、前記基準値は予め定めた範囲を有し、前記判定手段は、予め定めたサンプリング時間内に前記角度変位量と角速度がそれぞれ前記基準値の前記予め定めた範囲から予め定めた回数以上逸脱するどうかにより前記判定を行うことを特徴とする像安定化装置。
【請求項６】
請求項５に記載の像安定化装置において、前記判定手段は、前記角度変位量が、前記予め定めたサンプリング時間内に前記予め定めた範囲から前記回数以上逸脱した場合、前記ハウジングのパンニング／チルティングが生じていると判断し、前記第１および第２の演算手段のうち前記パンニング／チルティングに適した演算手段を選択することを特徴とする像安定化装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の像安定化装置において、前記判定手段は、前記角速度が、前記予め定めたサンプリング時間内に前記予め定めた範囲から前記回数以上逸脱した場合、ユーザが乗り物に搭乗していると判断し、前記第１および第２の演算手段をうち前記乗り物により生じる振動に適した演算手段を選択することを特徴とする像安定化装置。
【請求項８】
請求項３に記載の像安定化装置において、観察光学系をさらに有し、前記通知部は、前記観察光学系の視野内に配置された表示部を含むことを特徴とする像安定化装置。
【請求項９】
請求項３に記載の像安定化装置において、前記通知部は、音により通知を行う音発生部を含むことを特徴とする像安定化装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の像安定化装置において、前記モード選択部は、ユーザが前記第１モードおよび第２モードのいずれかを選択するためのボタンを有し、前記視野内の前記表示部の表示するマークの形状は、該ボタンの形状と対応していることを特徴とする像安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双眼鏡、単眼鏡等の光学装置に搭載される像安定化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の像安定化装置としては、例えば、特開平１０−１０４６８１号公報に示されたものがある。特開平１０−１０４６８１号公報に記載の従来技術は、正立プリズムと、前記正立プリズムを装着したジンバル懸架部材と、ジンバル懸架部材を姿勢制御するための角速度フィードバック制御手段および位置フィードバック制御手段とを備える。角速度フィードバック制御手段は、手ブレ等により生じるジンバル懸架部材の角速度を検出し、検出結果に応じてジンバル懸架部材の対物レンズ光軸への追従性を高めるフィードバックループである。位置フィードバックループは、手ブレ等により生じるジンバル懸架部材の角度変位を検出し、検出結果に応じてジンバル懸架部材の対物レンズ光軸への追従性を高めるフィードバックループである。このような構成において、特開平１０−１０４６８１号公報の技術では、ユーザのモード切り換えスイッチの切り換え操作に応じて、位置フィードバック制御手段の利得を変化させることにより、手ブレによる振動を防振するモードと、パンニング／チルティングに対する追従性が良好なモードとを実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特開平１０−１０４６８１号公報に記載の技術は、２つの防振モードのいずれかをユーザの意志により選択する構成であるが、ユーザが選択したモードが、実際の装置の振動状態に適しているかどうかは、ユーザ自ら判断しなければならない。しかしながら、装置の振動レベルをユーザが判断することは容易でなく、モードの選択によっては装置の像安定化性能を十分に発揮させることができなくなる。
【０００４】
また、装置の振動レベルに合わせて、防振モードの切り換えを自動で行う構成が望まれるが、従来技術では、ユーザによる意図的ではない装置移動を意図的なパンニング／チルティング動作と区別することが困難であることや、ジンバル懸架部材の角速度検出と角度変位検出とにタイムラグがある等の問題があるため、従来技術によってモードの自動切り換えを実現することは困難である。
【０００５】
本発明の目的は、装置の振動レベルを検出し、最適なモードを自動で判断する機能を有する像安定化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第１の態様によれば、以下のような像安定化装置が提供される。すなわち、
内部に光学系を備えるハウジングと、前記光学系を構成する光学部材の一部の光学系の姿勢を慣性系に対して維持させるために、前記一部の光学部材を前記ハウジングに対して角度変位可能に保持する保持手段と、前記保持手段によって角度変位した前記一部の光学部材の姿勢を戻す向きに前記一部の光学部材を角度変位させる駆動手段と、前記駆動手段の駆動量を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記保持手段による前記一部の光学部材の角度変位情報を検出するための検出手段と、前記検出手段の検出結果を予め定めた第１の演算方法で演算することにより前記駆動量を求める第１演算手段と、前記検出手段の検出結果を予め定めた第２の演算方法で演算することにより前記駆動量を求める第２演算手段と、前記第１および第２演算手段のうち、前記ハウジングに加わっている振動に対して適する演算手段を判定する判定手段とを含み、
前記判定手段は、前記検出手段の検出結果を予め定めた基準値と比較することにより、前記判定を行うことを特徴とする像安定化装置である。
【０００７】
上記像安定化装置において、前記第１および第２演算手段のうち、前記判定手段の判定した演算手段が求めた前記駆動量で前記駆動手段を動作させるモード自動切り換え手段を有する構成にすることが可能である。
【０００８】
上記像安定化装置において、前記第１演算手段が求めた前記駆動量で前記駆動手段を動作させる第１モードおよび前記第２演算手段が求めた前記駆動量で前記駆動手段を動作させる第２モードのうちのいずれかを選択する操作をユーザから受け付けるためのモード選択操作部と、前記第１および第２演算手段のうち前記判定手段が判定した演算手段が前記モード選択操作部が受け付けたモードに対応する演算手段と異なる場合に、ユーザに通知を行う通知部とを有する構成にすることが可能である。
【０００９】
上記像安定化装置において、前記検出手段は、前記角度変位情報として、角度変位量と角速度とを検出する構成することができ、前記判定手段は、角度変位量と角速度とをそれぞれ基準値と比較することにより、前記判定を行う構成にすることが可能である。
【００１０】
上記像安定化装置において、前記基準値は予め定めた範囲を有し、前記判定手段は、予め定めたサンプリング時間内に前記角度変位量と角速度がそれぞれ前記基準値の前記予め定めた範囲から予め定めた回数以上逸脱するどうかにより前記判定を行う構成にすることができる。
【００１１】
上記像安定化装置において、前記判定手段は、前記角度変位量が、前記予め定めたサンプリング時間内に前記予め定めた範囲から前記回数以上逸脱した場合、前記ハウジングのパンニング／チルティングが生じていると判断し、前記第１および第２の演算手段のうち前記パンニング／チルティングに適した演算手段を選択する構成にすることができる。
【００１２】
上記像安定化装置において、前記判定手段は、前記角速度が、前記予め定めたサンプリング時間内に前記予め定めた範囲から前記回数以上逸脱した場合、ユーザが乗り物に搭乗していると判断し、前記第１および第２の演算手段をうち前記乗り物により生じる振動に適した演算手段を選択する構成にすることができる。
【００１３】
上記像安定化装置において、前記通知部は、前記光学系の視野内に配置された表示部を含むことができる。
【００１４】
上記像安定化装置において、前記通知部は、音により通知を行う音発生部を含むことができる。
【００１５】
上記像安定化装置において、前記モード選択部は、ユーザが前記第１モードおよび第２モードのいずれかを選択するためのボタンを有する構成にすることができ、前記視野内の前記表示部の表示するマークの形状は、該ボタンの形状と対応させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態では、光学装置として双眼鏡に像安定化装置を搭載した例について述べる。ただし、本発明は、双眼鏡以外の光学装置についても適用可能である。例えば、望遠鏡等の単眼鏡にも適用可能である。
【００１７】
まず、本発明に係る第１の実施形態として、像安定化装置を備えた双眼鏡について説明する。
【００１８】
本実施の形態の像安定化装置を備えた双眼鏡は、図１、図２（ａ）に示すように、双眼光学系１０と、この双眼光学系を収容するハウジング１と、像安定化装置１００とを有している。像安定化装置１００は、双眼鏡を使用する際に生じる振動、例えば手ブレなどによるハウジング１に加わる振動を検出し、この振動による像のブレを抑える。
【００１９】
双眼光学系１０は、図１に示すように、対物光学系１１と、接眼光学系１３と、対物光学系１１と接眼光学系１３との間に配置される中間光学系１２とを有する。図１、図３のように対物光学系１１は、対物レンズ１１Ｒ、１１Ｌを含む。接眼光学系１３は、図１，図４、図５のように、接眼鏡筒１０１Ｒ、１０１Ｌと、接眼レンズ１３Ｒ、１３Ｌとを含む。中間光学系１２は、対物光学系１１からの光束を接眼光学系１３に導くものであり、双眼鏡がブレを起こした際に、目標物が視野から外れないように光学的に修正するために用いられる。本実施の形態では、中間光学系１２として、正立プリズム１２Ｒ、１２Ｌを用いる。
【００２０】
像安定化装置１００は、図２（ａ）のように、ジンバル懸架機構１１０を有する。ジンバル懸架機構１１０は、Ｘ方向を回転軸とする外側のジンバル懸架部材１１１と、Ｙ方向を回転軸とする内側のジンバル懸架部材１１２とを含む。内側のジンバル懸架部材１１２は、回転軸１１２ａにより外側のジンバル懸架部材１１１に対して回動可能に支持される。外側のジンバル懸架部材１１１は、回転軸１１１ａにより、ハウジング１に対して回動可能に支持される。内側のジンバル懸架部材１１２は、図２（ａ），（ｂ）のように、２枚の板状部材１１２ｂ、１１２ｃの間に正立プリズム１２Ｒおよび１２Ｌを保持している。板状部材１１２ｂ、１１２ｃは、左右の光路位置にそれぞれ開口１１２ｄ，１１２ｅを有する。このような構成により、ハウジング１が振動やパンニング／チルティング等した場合には、慣性力により、ジンバル懸架部材１１１，１１２がハウジング１に対して相対的にそれぞれ回動し、正立プリズム１２Ｒおよび１２Ｌの光軸の向きを、慣性系（地球）に対して維持しようとする。
【００２１】
外側のジンバル懸架部材１１１には、Ｘ軸方向の回転軸１１１ａを中心とした回動の角速度ωｘを検出するための角速度検出部１２１が搭載されている。内側のジンバル懸架部材１１２には、Ｙ軸方向の回転軸１１２ａを中心とした回動の角速度ωｙを検出するための角速度検出部１２２が搭載されている。角速度検出部１２１および１２２としては、例えば、圧電振動ジャイロセンサを用いることができる。
【００２２】
また、Ｘ軸方向の回転軸１１１ａには、回動による角度変位θｘを検出する角度変位検出部１４１と、慣性力により角度変位した回転軸１１１ａを元に戻す方向に回転駆動するためのアクチュエータ１３１が取付られている。同様に、Ｙ軸方向の回転軸１１２ａには、回動による角度変位θｙを検出する角度変位検出部１４２と、慣性力により角度変位した回転軸１１２ａを元に戻す方向に回転駆動するアクチュエータ１３２が取付られている。よって、角度変位検出部１４１，１４２の出力により、外側および内側ジンバル懸架部材１１１，１１２についてのＸ方向およびＹ方向を中心とした回動の角度変位を検出することができる。また、アクチュエータ１３１，１３２の回転駆動の方向は、慣性力により回動したジンバル懸架部材１１１，１１２の正立プリズム１２Ｒ，１２Ｌの光軸を、原点（対物光学系１１の光軸）に一致させる方向である。アクチュエータ１３１および１３２は、例えば、サーボ機構により構成することができる。角度変位検出部１４１、１４２としては、例えばロータリーエンコーダを用いることができる。
【００２３】
また、像安定化装置１００は、図４のようにハウジング１の上面に配置された防振オン／オフボタン２５１、音発生部２５４および電池ボックス１０８と、図５のようにハウジング１の前面に配置されたナビ表示切り換えスイッチ１０７、モードセットダイヤル１０５を含んでいる。さらに、像安定化装置１００は、図６に示したＣＰＵ６０１、増幅部６０２，Ａ／Ｄ変換器６０３、基準値記憶部６０４、Ｄ／Ａ変換器６０５、演算部６０６とを含む。これらの制御系は、ハウジング１の内部に配置されている。また、像安定化装置１００は、接眼レンズ１３Ｒ、１３Ｌのいずれか一方の視野２００内に配置された視野内表示部２０１を含んでいる。なお、ハウジング１の前面には、表示部１０９とフォーカスノブ１０６も備えられている。
【００２４】
モードセットダイヤル１０５は、図７に示したように、像安定化装置１００の防振モードを選択するためのダイヤル式の切り換えスイッチである。本実施の形態では、防振モードとして２種類のモード（ＶＲ１とＶＲ２）と、自動的にＶＲ１とＶＲ２とを切り換える自動モードとを用意する。ＶＲ１は、静止した大地等での観察時やバードウオッチング等でパンニング／チルティングを多用する動作を行いながら観察する際に像を安定化させるのに適したモードである。ＶＲ２は、揺れた乗り物上（船、車、飛行機、ヘリコプター等）での観察する際に像を安定化させるのに適したモードである。モードセットダイヤル１０５には、「電源オフ」位置１０５１、「電源オン（防振オート）」位置１０５２、「ＶＲ１」位置１０５３、「ＶＲ２」位置１０５４，「シフト」位置１０５５の５つの位置に切り換え可能である。モードセットダイヤル１０５を「電源オフ」位置１０５１にセットした場合には、電池ボックス１０８から像安定化装置１００の各構成部に供給される電源がオフとなり、ジンバル懸架機構１１０は光軸中心位置で角度変位しないロック状態となって、像安定化装置１００は動作しない。すなわち、像安定化装置１００を備えない通常の双眼鏡となる。モードセットダイヤル１０５を「電源オン（防振オート）」位置１０５２にセットした場合には、像安定化装置１００が電源オン状態になるとともに、防振モードが自動切り換えモードに設定される。モードセットダイヤル１０５を「ＶＲ１」位置１０５３、または、「ＶＲ２」位置１０５４にセットした場合には、それぞれの防振モードＶＲ１またはＶＲ２に設定される。なお、「シフト」位置１０５５にセットした場合については、後で説明する。
【００２５】
視野内表示部２０１は、例えばＬＥＤ等により構成され、図１０のように、接眼レンズ１３Ｒ，ｌ３Ｌのいずれか一方の視野２００内に配置される。モードセットダイヤル１０５が「ＶＲ１」位置１０５３または「ＶＲ２」位置１０５４にセットされることにより防振モードが選択されている場合に、選択されている防振モードが、実際にハウジング１に加わっている外部振動レベルから判断して最適ではないとき、視野内表示部２０１は例えば赤色を表示する。これにより、ユーザに、モードセットダイヤル１０５で選択している防振モードを、別のモードに切り換えるように促す。このようにモード切り換えを促すことを、本実施の形態では、防振モードナビ機能と呼ぶ。
【００２６】
ナビ表示切り換えスイッチ１０７は、図９に示したように、「ナビオフ」位置９０１、目を表すマークの位置９０２と、耳を表すマークの位置９０３のいずれかを選択するスイッチである。ナビ表示切り換えスイッチ１０７が目を表すマークの位置９０２にセットされている場合、上述のように視野内表示部２０１を用いて防振モード切り換えが促される。一方、耳を表すマークの位置９０３にセットされている場合には、視野内表示部２０１の表示は行わず、音発生部２５４から、モード切り換えを促すビープ音や音声等を出力することにより、モード切り換えが促される。ビープ音の場合、音の長さや鳴らす音の回数を防振モードと対応させておくことが可能である。また、「ナビオフ」位置９０１にセットされている場合には、防振モードナビ機能がオフとなる。
【００２７】
防振オン／オフボタン２５１は、モードセットダイヤル１０５が、「電源オン（防振オート）」位置１０５２、「ＶＲ１」位置１０５３，「ＶＲ２」位置１０５４、「シフト」位置１０５５のいずれかにセットされている場合に機能する。モードセットダイヤル１０５が、「電源オン（防振オート）」位置１０５２、「ＶＲ１」位置１０５３，「ＶＲ２」位置１０５４にセットされている場合に、防振オン／オフボタン２５１を押すと、防振モードが動作しない状態と防振モードが動作する状態とが交互に切り替わる。防振モードが動作しない状態では、ジンバル懸架機構１１０は原点位置から角度変位しないロック状態となる。防振モードが動作する状態では、モードセットダイヤル１０５がセットされている位置の防振モード（自動切り換え、ＶＲ１、ＶＲ２のうちのいずれか）となる。よって、防振モード（自動切り換え、ＶＲ１、ＶＲ２のうちのいずれか）で観察している際に、瞬時に、ジンバル懸架機構１１０をロックして防振モードを動作しない状態にし節電したいときに、防振オン／オフボタン２５１は有効である。
【００２８】
一方、モードセットダイヤル１０５が、「シフト」位置１０５５にセットされている場合に、防振オン／オフボタン２５１を押すと、防振モードがＶＲ１とＶＲ２間で交互に切り換えられる。よって、例えばＶＲ２モードで観察している際に、視野内に入った鳥や飛行機などをパン／チルトにより追尾する可能性がある場合には、予めモードセットダイヤル１０５を「シフト」位置１０５５セットしておき、防振オン／オフボタン２５１を押すことにより、瞬時にＶＲ１に切り換えることができる。なお、モードセットダイヤル１０５が「シフト」位置１０５５にセットされている場合には、自動防振モード切り換え、視野内表示部２０１による通知は行わない。
【００２９】
つぎに、像安定化装置１００のＣＰＵ６０１の制御動作について説明する。
【００３０】
ＣＰＵ６０１は、基準値記憶部６０４に予め格納されているプログラムを電源オンに伴って読み込み、実行することにより、図８のフローチャートのように動作する。まず、ＣＰＵ６０１は、ステップ８０１として、角速度検出部１２１，１２２の検出した角速度ωｘ、ωｙを増幅部６０２により予め定めた増幅率で増幅された信号Ｖωｘ、Ｖωｙを、Ａ／Ｄ変換器６０３を介して受け取る。また、角度変位検出部１４１，１４２の検出した角度変位θｘ、θｙを増幅部６０２により予め定めた増幅率で増幅した信号Ｖθｘ、Ｖθｙを、Ａ／Ｄ変換器６０３を介して受け取る。
【００３１】
つぎに、ステップ８０２では、ＣＰＵ６０１は、受け取った角速度信号Ｖωｘ、Ｖωｙを、基準値記憶部６０４に予め格納しておいた角速度基準値±Ｖｃ１とそれぞれ比較する。また、角度変位信号Ｖθｘ、Ｖθｙを基準値記憶部６０４に予め格納しておいた角速度基準値±Ｖｃ２とそれぞれ比較する。これにより、最適モードが、ＶＲ１であるかＶＲ２であるかを判定する。
【００３２】
本実施の形態では、角速度信号Ｖωｘ、Ｖωｙを乗り物による揺れを検出する情報として取り扱い、図１３（ａ）のようにＶωｘ、Ｖωｙの少なくとも一方が、＋Ｖｃ１以上もしくは−Ｖｃ１以下である場合には、ユーザが乗り物に搭乗しているためＶＲ２モードが適していると判定する。ただし、ユーザの意図的ではない動作による角速度信号Ｖωｘ、Ｖωｙを乗り物による揺れと誤判定しないようにするため、本実施の形態では、図１３（ａ）のようにサンプリング時間Ｔｓを設定する。このサンプリング時間Ｔｓの間に、Ｖωｘ、Ｖωｙの少なくとも一方について、＋Ｖｃ１以上もしくは−Ｖｃ１以下である状態が２回以上生じた場合には、適するモードはＶＲ２であると判定する。
【００３３】
一方、角度変位信号Ｖθｘ、Ｖθｙをパンニング／チルティングを検出する情報として取り扱い、図１３（ｂ）のように、Ｖθｘ、Ｖθｙの少なくとも一方が、＋Ｖｃ２以上もしくは−Ｖｃ２以下である場合には、ユーザがパンニングまたはチルティングをしているのでＶＲ１モードが適していると判断する。ただし、角速度信号の場合と同様に、ユーザの意図的でない動作による出力を誤判定するのを防ぐため、サンプリング時間Ｔｓの間に、Ｖθｘ、Ｖθｙの少なくとも一方について、＋Ｖｃ２以上もしくは−Ｖｃ２以下である状態が２回以上生じた場合には、適するモードはＶＲ１であると判定する。
【００３４】
なお、ユーザが乗り物に乗っている状態でパンニング／チルティングしているときのように、適するモードがＶＲ１という判定とＶＲ２という判定とが重複する場合、すなわち、サンプリング時間Ｔｓの間に、Ｖωｘ、Ｖωｙの少なくとも一方が２回以上、＋Ｖｃ１以上もしくは−Ｖｃ１以下であり、かつ、Ｖθｘ、Ｖθｙの少なくとも一方が、２回以上、＋Ｖｃ２以上もしくは−Ｖｃ２以下である場合、本実施の形態では、パンニング／チルティング用のＶＲ１が適していると判定することにする。
【００３５】
したがって、ステップ８０２の上記判定基準をまとめると次の通りとなる。
（１）サンプリング時間Ｔｓの間、ＶωｘおよびＶωｙの両方が、−Ｖｃ１より大きく＋Ｖｃ１より小さい範囲にあり（もしくはこの範囲からはずれる回数が１回のみであり）、かつ、ＶθｘおよびＶθｙの少なくとも一方が、２回以上、−Ｖｃ２以下もしくは＋Ｖｃ２以上である場合、ＶＲ１モードと判定する。
（２）サンプリング時間Ｔｓの間、ＶωｘおよびＶωｙの両方が、−Ｖｃ１より大きく＋Ｖｃ１より小さい範囲にあり（もしくはこの範囲からはずれる回数が１回のみであり）、かつ、ＶθｘおよびＶθｙの両方が、−Ｖｃ２より大きく＋Ｖｃ２より小さい範囲にある（もしくはこの範囲からはずれる回数が１回のみである）場合、ＶＲ２モードと判定する。
（３）サンプリング時間Ｔｓの間、ＶωｘおよびＶωｙの少なくとも一方が、２回以上、−Ｖｃ１以下もしくは＋Ｖｃ１以上であり、かつ、ＶθｘおよびＶθｙの少なくとも一方が、２回以上、＋Ｖｃ２以上もしくは−Ｖｃ２以下である場合、ＶＲ１モードと判定する。
（４）サンプリング時間Ｔｓの間、ＶωｘおよびＶωｙの少なくとも一方が、２回以上、−Ｖｃ１以下もしくは＋Ｖｃ１以上であり、かつ、ＶθｘおよびＶθｙの両方が、−Ｖｃ２より大きく＋Ｖｃ２より小さい範囲にある（もしくはこの範囲からはずれる回数が１回のみである）場合、ＶＲ２モードと判定する。
【００３６】
このように、ステップ８０２では、角速度信号Ｖωｘ、Ｖωｙおよび角度変位信号Ｖθｘ、Ｖθｙを基準値±Ｖｃ１、±Ｖｃ２とそれぞれ比較することにより、双眼鏡に加わっている振動レベルに最適な防振モードＶＲ１またはＶＲ２を判定することができる。
【００３７】
つぎに、ＣＰＵ６０１は、ステップ８０３で、モードセットダイヤル１０５が位置１０５２〜１０５５のうちのどの位置にセットされているかを読み込む。モードセットダイヤル１０５が、「電源オン（防振オート）」位置１０５２にセットされている場合には、防振モードの自動切り換えが選択されているので、ステップ８０４にすすみ、ステップ８０２で判定した最適な防振モードＶＲ１またはＶＲ２で、アクチュエータ１３１，１３２がジンバル懸架機構１１０の回転軸１１１ａ，１１１ｂを回転駆動するように出力する。
【００３８】
具体的には、ステップ８０４では、ステップ８０２で判定した防振モードがＶＲ１である場合には、角速度信号ＶωｘおよびＶωｙを予め定めた増幅率α１により増幅し、角度変位信号ＶθｘおよびＶθｙを予め定めた増幅率β１で増幅して、出力する。出力された信号α１×Ｖωｘ、α１×Ｖωｙ、β１×Ｖθｘ、β１×Ｖθｙは、Ｄ／Ａ変換器６０５によりアナログ信号に変換され、演算部６０６に入力される。演算部６０６は、出力α１×Ｖωｘと出力β１×Ｖθｘとを加算や積分等の予め定められた演算処理して、Ｘ軸方向の回転軸１１１ａを回転駆動するアクチュエータ１３１に出力する。これにより、アクチュエータ１３１は、角速度信号Ｖωｘおよび角度変位信号Ｖθｘの出力を反映した駆動電圧で、回転軸１１１ａを回転駆動し、正立プリズム１２Ｒ，１２Ｌの光軸が原点（対物光学系１１の光軸）に近づく方向に外側ジンバル懸架部材１１１を回動させる。また、演算部６０６は、α１×Ｖωｙとβ１×Ｖθｙとを加算や積分等の演算処理を行い、Ｙ軸方向の回転軸１１２ａを回転駆動するアクチュエータ１３２に出力する。これにより、アクチュエータ１３２は、角速度信号Ｖωｙおよび角度変位信号Ｖθｙの出力を反映した駆動電圧で、回転軸１１２ａを回転駆動し、正立プリズム１２Ｒ，１２Ｌの光軸が原点（対物光学系１１の光軸）に近づく方向に内側ジンバル懸架部材１１２を回動させる。
【００３９】
一方、ステップ８０４において、ステップ８０２で判定した防振モードがＶＲ２である場合も同様に、ＣＰＵ６０１は、角速度信号Ｖωｘ、Ｖωｙ、ならびに、角度変位信号Ｖθｘ、Ｖθｙを増幅して出力するが、このときの増幅率それぞれα２、β２とする。上記増幅率α１と増幅率β１は、パンニング／チルティング動作に適した防振モードＶＲ１を実現するために予め定められた値であるのに対し、α２、β２は、乗り物の揺れに適した防振モードＶＲ２を実現するために予め定められた値である。ＶＲ１モードの増幅率α１，β１は、ＶＲ２モードのときよりもジンバル懸架機構１１０の原点への拘束が強くなるように、すなわち、パンニング／チルティング動作の際に視野がハウジング１の動作に追従するように定められている。一方、ＶＲ２モードの増幅率α２，β２は、ＶＲ１モードよりも、ジンバル懸架機構１１０の原点への拘束が弱まり、乗り物の揺れにより双眼鏡が揺れても、視野が慣性系（地球）に対してなるべく一定になるように定められている。具体的には、ＶＲ１モードの角速度信号の増幅率α１に対する角度変位信号の増幅率β１の割合が、ＶＲ２モードの角速度信号の増幅率α２に対する角度変位信号の増幅率β２の割合よりも大きくなるように定めている。
【００４０】
以上により、ステップ８０４では、振動モードＶＲ１，ＶＲ２の自動切り換えを実現している。
【００４１】
一方、ステップ８０３において、モードセットダイヤル１０５が、「ＶＲ１」位置１０５３または「ＶＲ２」位置１０５４にセットされている場合には、ステップ８０５に進む。ステップ８０５で「ＶＲ１」位置１０５３であるか「ＶＲ２」位置１０５４であるかを更に判定し、「ＶＲ１」位置１０５３である場合には、ステップ８０６に進み、ステップ８０２で判定した最適な振動モードがモードセットダイヤル１０５の設定しているＶＲ１と一致しているかどうかを判断する。不一致の場合には、ステップ８０７に進み、設定されている防振モードが適切でないのでモードを切り換えるよう促す通知をユーザに対して行う。通知の方法は、ナビ表示切り換えスイッチ１０７の設定にしたがい、目を表すマークの位置９０２が選択されている場合には、視野内表示部２０１のＬＥＤを赤色に点灯させ、耳を表すマークの位置９０３が選択されている場合には、音発生部２５４からビープ音や音声を出力し、ステップ８０８に進む。なお、ナビ表示切り換えスイッチ１０７が「ナビオフ」位置９０１にセットされている場合は、通知を行わず、ステップ８０８に進む。
【００４２】
ステップ８０８では、ＶＲ１モードを実現するために、ステップ８０４同様に角速度信号ＶωｘおよびＶωｙを予め定めた増幅率α１により増幅し、角度変位信号ＶθｘおよびＶθｙを予め定めた増幅率β１で増幅して、出力する。これにより、アクチュエータ１３１、１３２は、角速度信号および角度変位信号の出力を反映した駆動電圧で、回転軸１１１ａ、１１２ａをそれぞれ回転駆動し、防振モードＶＲ１を実現する。
【００４３】
この後、ステップ８１２に進み、ＣＰＵ６０１は防振オン／オフボタン２５１の操作が、予め定めた時間内にあったかどうかを検出し、あった場合には、ステップ８１３に進んで、アクチュエータ１３１，１３２に回転軸１１１ａ，１１２ａを原点まで戻し、そのまま維持する（ロックする）よう指示する信号を出力する。この信号は、Ｄ／Ａ変換器６０５，演算部６０６を介してアクチュエータ１３１，１３２に受け渡され、アクチュエータ１３１，１３２は、回転軸１１１ａ，１１２ａを原点位置まで戻して維持（ロック）する。これにより、像安定化装置１００は、ジンバル懸架機構１１０が原点位置から回転しなくなり、防振を行わない通常の双眼鏡と同じになる。この回転軸１１１ａ，１１２ａのロックは、ステップ８１４で防振オン／オフボタン２５１が再び押されたことが検出されるまで継続される。ステップ８１４で防振オン／オフボタン２５１が再び押下されてロックが解除された場合、もしくは、ステップ８１２で防振オン／オフボタン２５１の操作がなかった場合には、ステップ８０１に戻る。
【００４４】
一方、ステップ８０５で、モードセットダイヤル１０５の位置が「ＶＲ２」位置１０５４であると判定された場合には、ステップ８０９に進み、ステップ８０２で判定した最適な振動モードがモードセットダイヤル１０５の設定しているＶＲ２と一致しているかどうかを判断する。不一致の場合には、ステップ８１０に進み、ステップ８０７と同様に、防振モードが適切でないのでモードを切り換えるよう促す通知をユーザに対して行う。つぎに、ステップ８１１に進み、ＶＲ２モードを実現するために、ステップ８０４と同様に、角速度信号ＶωｘおよびＶωｙを予め定めた増幅率α２により増幅し、角度変位信号ＶθｘおよびＶθｙを予め定めた増幅率β２で増幅して、出力する。これにより、アクチュエータ１３１、１３２は、回転軸１１１ａ、１１２ａをそれぞれ回転駆動し、防振モードＶＲ２を実現する。この後、ステップ８１２に進む。
【００４５】
また、ステップ８０３でモードセットダイヤル１０５が「シフト」位置１０５５の場合には、ステップ８１５へ進み、予め定めた時間内に防振オン／オフボタン２５１を押されたかどうか判定する。シフトにセットされている場合には、防振モードがＶＲ１とＶＲ２間で交互に切り換えられる。よって、ステップ８１５で防振オン／オフボタン２５１が押されていない場合には、ステップ８１６に進み、前回と同じ防振モード、例えば、前回のステップ８１６でＶＲ１モードであった場合にはＶＲ１モードを実現するために、角速度信号ＶωｘおよびＶωｙを予め定めた増幅率α１により増幅し、角度変位信号ＶθｘおよびＶθｙを予め定めた増幅率β１で増幅して、出力する。また、ステップ８１５で防振オン／オフボタン２５１が押されていた場合には、ステップ８１６に進み、前回とは異なる防振モード、例えば、前回のステップ８１６でＶＲ１モードであった場合にはＶＲ２モードを実現するために、角速度信号ＶωｘおよびＶωｙを予め定めた増幅率α２により増幅し、角度変位信号ＶθｘおよびＶθｙを予め定めた増幅率β２で増幅して、出力する。これにより、アクチュエータ１３１、１３２は、回転軸１１１ａ、１１２ａをそれぞれ回転駆動し、防振モードＶＲ１またはＶＲ２を実現する。
【００４６】
上述したきたように、本実施の形態の像安定化装置１００を備えた双眼鏡は、双眼鏡の振動レベルに応じて、自動で防振モードの切り換えを行うモードを実現できる。この自動モードでは、サンプリング時間Ｔｓを設定したことにより、ユーザによる意図的ではない双眼鏡の移動を意図的なパンニング／チルティング動作や乗り物の揺れと区別することができ、また、ジンバル懸架機構の角速度検出と角度変位検出とにタイムラグがある場合にも、最適な防振モードを判定することができる。
【００４７】
また、このように最適な防振モードの判定を行うため、ユーザが任意に防振モードの設定を行っている場合に、そのモードが最適な防振モードかどうかを通知することでき、最適な防振モードへの切り換えを促すことができる。これにより、ユーザは自分が選択している防振モードが適切かどうかを知ることができ、像安定化装置に不慣れなユーザであっても適切なモード切り換えができるため、像安定化装置の性能を十分に発揮させることが可能となる。
【００４８】
なお、上述の実施の形態では、最適な防振モードの判定を、サンプリング時間Ｔｓ内に角速度信号や角度変位信号が、基準値の範囲を２回以上超えたかどうかにより行っているが、本発明は２回に限定されるものではなく、３回以上の任意の回数にすることももちろん可能である。
【００４９】
また、図８のステップ８０４，８０８，８１１、８１６では、ＶＲ１、ＶＲ２モードを実現するために、増幅率をモードによって変更しているが、単に増幅率を変化させるだけではなく、モードごとに予め定めた演算等を行うことにより、ＶＲ１、ＶＲ２のモードを実現する構成にすることも可能である。
【００５０】
つぎに、第２の実施の形態として、第１の実施の形態のステップ８０７，８１０で通知を行う視野２００内表示部２０１の表示マークを変更した例について説明する。
【００５１】
第２の実施の形態では、図１２のように、視野２００内の表示部として、上向きの赤い三角マークを表示する表示部２０３、下向きの赤い三角マークを表示する表示部２０４と、これらの間に配置された緑の丸いマークを表示する表示部２０２を配置している。これらは、ＬＥＤ等により実現することができる。一方、双眼鏡のハウジング１の上面には、図１１のようにボタン形状を表示部２０３と２０４のマークの形状と対応させた防振モード切り換えボタン１０４ａ，１０４ｂを配置している。ボタン１０４ａは、現在の設定がＶＲ１モードのときにＶＲ２モードに切り換える際に使用され、ボタン１０４ｂは、現在の設定がＶＲ２モードのときにＶＲ１モードに切り換える際に使用される。
【００５２】
ＣＰＵ６０１は、図８のステップ８０７において、現在設定されているＶＲ１モードが最適モードではない場合に、視野内表示部２０３の上向き三角マークを赤色に点灯させる。この表示を受けて、ユーザが、同じ形状の切り換えボタン１０４ａを押下した場合には、視野内表示部２０２の丸いマークを緑に点灯させるとともに、ステップ８１１に進み、切り換え後の防振モードＶＲ２の動作を行う。一方、ステップ８０７で、ユーザが、同じ形状の切り換えボタン１０４ａを押下しなかった場合には、ステップ８０８へ進み、そのまま防振モードＶＲ１の動作を行う。同様に、図８のステップ８１０で現在設定されているＶＲ２モードが最適モードではない場合に、視野内表示部２０４の下向き三角マークを赤色に点灯させる。この表示を受けて、ユーザが、同じ形状の切り換えボタン１０４ｂを押下した場合には、視野内表示部２０２の丸いマークを緑に点灯させるとともに、ステップ８０８に進み、切り換え後の防振モードＶＲ１を行う。一方、ステップ８１０で、ユーザが、同じ形状の切り換えボタン１０４ｂを押下しなかった場合には、ステップ８１１へ進み、そのまま防振モードＶＲ２を行う。
【００５３】
このような構成にすることにより、第２の実施の形態の像安定化装置を備えた双眼鏡は、観察しながら視野内表示の形状に合わせて、指の腹でボタン１０４ａまたは１０４ｂを操作することにより、ユーザは接眼レンズ１３Ｒ，１３Ｌから目を離すことなく、最適な防振モードに容易に切り換えることができるという効果が得られる。
【００５４】
なお、視野内表示部２０３、２０４として、２色以上のうちの任意の一色を発光できるＬＥＤ等を用いる構成にすることもできる。この場合、ステップ８０２で角速度信号および角度変位信号を、基準値の範囲と比較する際に、基準値の範囲からどれくらい逸脱するのか、２以上のレベルで逸脱の度合いを判定するように構成する。そして、ステップ８０７，８１０でユーザに通知を行う際には、逸脱のレベルを色に対応させるようにする。例えば、逸脱の度合いが低い場合は、視野内表示部２０３、２０４を黄色に発光させ、逸脱の度合いが高い場合には、赤色に発光させる。これにより、ユーザは、自分の好みに応じて、逸脱の度合いが大きい場合のみ防振モードを切り変える操作を行うといった判断が可能になり、ユーザの使用方法を多様化させることができる。
【００５５】
本実施の形態は、２つの防振モード（ＶＲ１，ＶＲ２）で説明したが、２つ以上の複数の防振モード（ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３・・・ＶＲｎ）がある場合でも適用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、装置の振動レベルを検出し、最適なモードを自動で判断する機能を有する像安定化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る双眼鏡の内部構造についての説明図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の一実施形態に係る像安定化装置１００の構造を示す正面図、図２（ｂ）は、そのＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態の双眼鏡の背面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態の双眼鏡の上面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態の双眼鏡の前面図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態の双眼鏡の像安定化装置１００の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態の双眼鏡の像安定化装置１００のモードセットダイヤル１０５の構造を示す上面図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態の双眼鏡の像安定化装置１００のＣＰＵ６０１の制御動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態の双眼鏡の像安定化装置１００のナビ表示切り換えスイッチ１０７の構造を示す上面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態の双眼鏡の視野２００内の表示部２０１を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施形態の双眼鏡の上面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施形態の双眼鏡の視野２００内の表示部２０２，２０３，２０４を説明する説明図である。
【図１３】図１３（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の像安定化装置１００のＣＰＵ６０１が防振モードを判定する際の、基準値と信号との比較を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…ハウジング、１０…双眼光学系、１１Ｌ、１１Ｒ…対物レンズ、１２Ｌ、１２Ｒ…正立プリズム、１３Ｌ、１３Ｒ…接眼レンズ、１００…像安定化装置、１０４ａ，１０４ｂ…防振モード切り換えスイッチ、１０５…モード切り換えダイヤル、１０６…フォーカスノブ、１０７…ナビ表示切り換えスイッチ、１０８…電池ボックス、１０９…表示部、１１０…ジンバル懸架機構、１１１、１１２…ジンバル懸架部材、１１３Ｌ、１１３Ｒ…正立プリズム保持部、１２１、１２２…角速度検出部、１３１、１３２…アクチュエータ、１４１、１４２…角度変位検出部、２５１…防振オン／オフボタン、２５４…音発生部。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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