(57)【要約】【課題】汎用性の高い光学デバイスを用い、構成が簡単で、かつ高精度のポジションセンサを構成可能な像安定化装置を提供する。【解決手段】アウタジンバル５１に取り付けられた反射板６１Ｅと、回路基板４０に設けられたＬＥＤ（発光ダイオード）よりなる発光素子６２ＥおよびＰＤ（フォトダイオード）よりなる一対の受光素子６３Ｅ，６４Ｅとを含んでポジションセンサ６０Ｅを構成する。発光素子６２Ｅから発せられた検出光が反射板６１Ｅで反射された際、その反射光が受光素子６３Ｅ，６４Ｅで受光されるため、受光素子６３Ｅ，６４Ｅ間の受光量の差異に基づいて、アウタジンバル５１のエレベーション方向（矢印ＲＥの方向）における回動位置を検出可能となる。光学系がＰＳＤよりなる従来の場合とは異なり、汎用性の高い光学デバイスを用い、構成が簡単で、かつ高精度のポジションセンサ６０Ｅを構成可能となる。【選択図】　　図４
2004077557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体により保持された対物レンズおよび接眼レンズと、これらの対物レンズと接眼レンズとの間に配置された正立プリズムとを備えた光学機器に適用される像安定化装置であって、
前記正立プリズムを、前記筐体に対する相対位置が可変となるように保持する可動保持機構と、
前記正立プリズムを慣性系に対して静止させるように、前記可動保持機構を制御する静止制御機構と、
前記正立プリズムを前記筐体の動きに追随させるように、前記可動保持機構を制御する追随制御機構と
を備え、
前記追随制御機構が、
反射板と、
この反射板に対向配置され、前記反射板に向けて位置検出用の光を発する発光素子と、
この発光素子を挟んでその両側に配置され、前記反射板において反射された前記位置検出用の光を受光して、前記反射板に対する相対位置に応じた信号を出力する一対の受光素子と、
これらの一対の受光素子から出力される信号に基づいて、前記可動保持機構の姿勢を制御する制御部と
を含み、
前記反射板と前記発光素子および受光素子との相対位置が、前記筐体に対する前記正立プリズムの相対位置の変化に応じて変化する
ことを特徴とする像安定化装置。
【請求項２】
前記可動保持機構が、
前記正立プリズムを、第１の回動軸を中心として回動可能に保持する第１の回動部材と、
この第１の回動部材を、前記第１の回動軸と直交する第２の回動軸を中心として回動可能に保持する第２の回動部材と
を含み、
前記追随制御機構が、
第１の反射板、第１の発光素子および第１の一対の受光素子を含み、前記第１の回動部材と前記第２の回動部材との相対位置の変化に基づいて前記第１の回動部材を制御する第１の追随制御機構と、
第２の反射板、第２の発光素子および第２の一対の受光素子を含み、前記筐体と前記第２の回動部材との相対位置の変化に基づいて前記第２の回動部材を制御する第２の追随制御機構と
を含む
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】
前記反射板の表面が、
第１の領域と、
この第１の領域よりも前記位置検出用の光に対する反射率が小さい第２の領域と
を含む
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の像安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば双眼鏡などの光学機器に適用される像安定化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば揺れる車両や船舶に乗りながら目標物を的確に観察するために、像安定化機構を備えた双眼鏡が普及している。この像安定化機構によれば、双眼鏡を使用して目標物を観察している際に揺れや振動等が生じたとしても、その揺れや振動等に起因する観察像のぶれが防止されるため、目標物を安定的に観察することができる。
【０００３】
この種の双眼鏡は、例えば、特開平６−２５０１００号公報に開示されているように、ボディの内部に、目標物を観察するために必要な対物レンズ、正立プリズムおよび接眼レンズと共に、その正立プリズムを保持し、互いに直交する２つの回動軸を中心として２方向（エレベーション方向，アジマス方向）に回動可能なジンバルを備えている。このジンバルには、揺れや振動等に起因した小さな回動動作を検出するためのジャイロセンサが取り付けられており、このジャイロセンサを利用して、慣性系に対して静止しているようにジンバルが制御されるため、観察像が安定化される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような像安定化機構を備えた双眼鏡では、使用者がパンニング動作等で観察方向を変更しようとして双眼鏡を旋回させた際、ジンバルが大きく回動して観察方向と異なる方向を向いてしまうと、結果として、観察可能な方向が実際の観察方向からからずれてしまう現象（ドリフト）が原理上発生する。そこで、このドリフトを防止する機構を備えた双眼鏡が提案されている。
【０００５】
このドリフト防止機構を備えた双眼鏡では、ジンバルに回動位置を検出するためのポジションセンサが取り付けられており、このポジションセンサを利用して、ドリフトが発生した際に初期位置（ドリフト発生前の位置）に復帰するようにジンバルが制御されるため、観察像のドリフトが防止される。
【０００６】
しかしながら、従来のドリフト防止機構を備えた双眼鏡では、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ　）などの位置検出専用の光学デバイスを用いてポジションセンサが構成されていたため、例えば、所望の特性を満たすＰＳＤを入手することが困難であったり、調整作業が煩雑になるという問題あった。このため、可能な限り、汎用性の高い光学デバイスを用い、構成が簡単で、かつ高精度のポジションセンサを構成する必要がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、汎用性の高い光学デバイスを用い、構成が簡単で、かつ高精度のポジションセンサを構成可能な像安定化装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る像安定化装置は、筐体により保持された対物レンズおよび接眼レンズと、これらの対物レンズと接眼レンズとの間に配置された正立プリズムとを備えた光学機器に適用されるものであり、正立プリズムを、筐体に対する相対位置が可変となるように保持する可動保持機構と、正立プリズムを慣性系に対して静止させるように、可動保持機構を制御する静止制御機構と、正立プリズムを筐体の動きに追随させるように、可動保持機構を制御する追随制御機構とを備え、追随制御機構が、反射板と、この反射板に対向配置され、反射板に向けて位置検出用の光を発する発光素子と、この発光素子を挟んでその両側に配置され、反射板において反射された位置検出用の光を受光して、反射板に対する相対位置に応じた信号を出力する一対の受光素子と、これらの一対の受光素子から出力される信号に基づいて、可動保持機構の姿勢を制御する制御部とを含み、反射板と発光素子および受光素子との相対位置が、筐体に対する正立プリズムの相対位置の変化に応じて変化するものである。
【０００９】
本発明に係る像安定化装置では、追随制御機構において、発光素子が反射板に向けて位置検出用の光を発し、その光が反射板において反射されると、一対の受光素子がその反射光を受光し、反射板に対する相対位置に応じた信号を出力する。筐体に対する正立プリズムの相対位置が変化すると、それに応じて反射板と発光素子および受光素子との相対位置が変化するため、一対の受光素子から出力される信号に基づいて制御部が可動保持機構の姿勢を制御することにより、正立プリズムを筐体の動きに追随させることが可能になる。
【００１０】
本発明に係る像安定化装置では、可動保持機構が、正立プリズムを、第１の回動軸を中心として回動可能に保持する第１の回動部材と、この第１の回動部材を、第１の回動軸と直交する第２の回動軸を中心として回動可能に保持する第２の回動部材とを含み、追随制御機構が、第１の反射板、第１の発光素子および第１の一対の受光素子を含み、第１の回動部材と第２の回動部材との相対位置の変化に基づいて第１の回動部材を制御する第１の追随制御機構と、第２の反射板、第２の発光素子および第２の一対の受光素子を含み、筐体と第２の回動部材との相対位置の変化に基づいて第２の回動部材を制御する第２の追随制御機構とを含むようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る像安定化装置では、反射板の表面が、第１の領域と、この第１の領域よりも位置検出用の光に対する反射率が小さい第２の領域とを含むようにしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
まず、図１〜図６を参照して、本発明の一実施の形態に係る像安定化装置の構成について説明する。この像安定化装置は、観察像のぶれを防止するための像安定化機構を備えた例えば双眼鏡などの光学機器に適用されるものである。図１は双眼鏡の外観斜視構成を表し、図２は図１に示した双眼鏡のＸＹ面に沿った断面構成を表し、図３〜図６は双眼鏡の要部の構成を拡大して表している。なお、図２および図３中のＢＲ１，ＢＲ２，ＢＬ１，ＢＬ２は光軸を示している。
【００１４】
この双眼鏡は、図１に示したように、例えば、略直方体状のボディ１の後面に接眼レンズ部１０Ｒ，１０Ｌが取り付けられ、かつ前面に対物レンズ部２０Ｒ，２０Ｌが取り付けられた構成をなしている。このボディ１の内部には、図２および図３に示したように、回路基板４０と、この回路基板４０の上方に配置され、正立プリズム３０Ｒ，３０Ｌを保持する像安定化機構５０とが収納されている。
【００１５】
接眼レンズ部１０Ｒは、接眼筒１１Ｒにより接眼レンズ１２Ｒおよび屈曲用プリズム１３Ｒが保持された構成をなしている。また、接眼レンズ部１０Ｌも同様に、接眼筒１１Ｌにより接眼レンズ１２Ｌおよび屈曲用プリズム１３Ｌが保持された構成をなしている。屈曲用プリズム１３Ｒは、光軸ＢＲ１から光軸ＢＲ２に光束を屈曲させるためのものであり、屈曲用プリズム１３Ｌは、光軸ＢＬ１から光軸ＢＬ２に光束を屈曲させるためのものである。接眼レンズ部１１Ｒ，１１Ｌの接眼筒１１Ｒ，１１Ｌは、図１および図２に示したように、それぞれ光軸ＢＲ１，ＢＬ１を中心として矢印ＲＴに沿って回転可能であり、この接眼筒１１Ｒ，１１Ｌの回転機構を利用して、双眼鏡の使用者の眼幅に応じて接眼レンズ１２Ｒ，１２Ｌ間の間隔を調整可能になっている。
【００１６】
対物レンズ部２０Ｒは、対物筒２１Ｒにより対物レンズ２２Ｒが保持された構成をなしている。また、対物レンズ部２０Ｌも同様に、対物筒２１Ｌにより対物レンズ２２Ｌが保持された構成をなしている。
【００１７】
なお、図２および図３では、接眼レンズ１２Ｒ，１２Ｌおよび対物レンズ２２Ｒ，２２Ｌを簡略化して示しているが、接眼レンズ１２Ｒ，１２Ｌおよび対物レンズ２２Ｒ，２２Ｌは、実際にはいずれも複数のレンズ群により構成されている。ここで、ボディ１、接眼筒１１Ｒ，１１Ｌおよび対物筒２１Ｒ，２１Ｌの集合体が本発明における「筐体」の一具体例に対応する。
【００１８】
像安定化機構５０は、主にボディ１に対する相対位置が可変となるように正立プリズム３０Ｒ，３０Ｌを保持するインナジンバル５２およびアウタジンバル５１と、ポジションセンサ６０Ｅ，６０Ａと、ジャイロセンサ７０Ｅ，７０Ａとを含んで構成されている。ここで、アウタジンバル５１およびインナジンバル５２が本発明における「可動保持機構」の一具体例に対応する。
【００１９】
アウタジンバル５１は、インナジンバル５２を収容するための収容枠部５１Ｗと、この収容枠部５１Ｗから部分的に前方に突出した突出枠部５１Ｔとが一体化された構成をなしている。このアウタジンバル５１は、収容枠部５１Ｗの側面に附設されたモータ５３の駆動力を利用して、回動軸ＪＥ（第２の回動軸）を中心として矢印ＲＥの方向（エレベーション方向）に回動可能である。アウタジンバル５１の回動動作の可否（アンケージング（フリー），ケージング（固定））は図示しないケージング機構により随時切換可能になっており、後述するように、アンケージング状態で静止制御されることにより、観察像が安定化するようになっている。突出枠部５１Ｔの内面には、回路基板７０が取り付けられている。ここで、アウタジンバル５１が本発明における「第２の回動部材」の一具体例に対応する。
【００２０】
インナジンバル５２は、例えば円形の２つの開口５２Ｋが設けられた箱の内部に、正立プリズム３０Ｒ，３０Ｌが保持された構成をなしている。このインナジンバル５２は、例えば下面に附設されたモータ５４の駆動力を利用して、回動軸ＪＥと直交する回動軸ＪＡ（第１の回動軸）を中心として矢印ＲＡの方向（アジマス方向）に回動可能であり、その回動動作の可否（ケージング，アンケージング）は随時切換可能になっている。すなわち、インナジンバル５２は、回動軸ＪＡを中心として正立プリズム３０Ｒ，３０Ｌを回動させることが可能である。ここで、インナジンバル５２が本発明における「第１の回動部材」の一具体例に対応する。
【００２１】
ポジションセンサ６０Ｅは、アウタジンバル５１のエレベーション方向における回動位置を検出するためのものであり、アウタジンバル５１の一端部と回路基板４０との間に設けられている。このポジションセンサ６０Ｅは、図４に示したように、アウタジンバル５１の下面に取り付けられ、反射面６１ＥＭを有するクランク状構造の反射板６１Ｅと、反射面６１ＥＭから所定の距離（例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ）を隔てて対向配置されるように回路基板４０に設けられた３つの素子、すなわち発光素子６２Ｅおよびこの発光素子６２Ｅを挟んでその両側に配列された一対の受光素子６３Ｅ，６４Ｅとを含んで構成されている。反射板６１Ｅは、発光素子６２Ｅから発せられる位置検出用の光（以下、「検出光」という）を反射面６１ＥＭにおいて２つの受光素子６３Ｅ，６４Ｅに向けて反射させるものであり、例えばアルミニウムやステンレスなどの高反射性材料により構成されている。発光素子６２Ｅは、反射板６１Ｅの反射面６１ＥＭに向けて、例えば赤外線（波長＝約９５０ｎｍ）などの検出光を発するものであり、例えばＬＥＤ（発光ダイオード；Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｄｉｏｄｅ）により構成されている。受光素子６３Ｅ，６４Ｅは、反射板６１Ｅの反射面６１ＥＭにおいて反射された検出光を受光して、反射板６１Ｅに対する相対位置に応じた信号を出力するものであり、例えばＰＤ（フォトダイオード；Ｐｈｏｔｏ　Ｄｉｏｄｅ　）により構成されている。このポジションセンサ６０Ｅでは、反射板６１Ｅと発光素子６２Ｅおよび受光素子６３Ｅ，６４Ｅとの相対位置が、主にボディ１に対する正立プリズム３０Ｒ，３０Ｌの相対位置の変化に応じて変化するようになっている。なお、図４では、ポジションセンサ６０Ｅの構成を見やすくするために、アウタジンバル５１（収容枠部５１Ｗ）の一部を切り欠くと共に、反射板６１Ｅと発光素子６２Ｅおよび受光素子６３Ｅ，６４Ｅとの間を大きく離間させている。
【００２２】
反射面６１ＥＭは、特に、例えば黒色のマスクテープで部分的に覆われており、図５に示したように、反射面６１ＥＭ自体が露出し、検出光に対する反射率が高い高反射領域６１ＥＭＨ（第１の領域）と、マスクテープにより覆われ、高反射領域６１ＥＭＨよりも検出光に対する反射率が低い低反射領域６１ＥＭＬ（第２の領域）とを含んで構成されている。図５では、例えば、高反射領域６１ＥＭＨが反射面６１ＥＭの外縁に沿った蝶ネクタイ状をなし、その高反射領域６１ＥＭＨが受光素子６３Ｅ，６４Ｅの配列方向（図中のＹ軸方向）において反射面６１ＥＭの中心から離れるにしたがって大きくなる場合を示している。ここで、反射板６１Ｅが本発明における「第２の反射板」の一具体例、発光素子６２Ｅが本発明における「第２の発光素子」の一具体例、ならびに受光素子６３Ｅ，６４Ｅが本発明における「第２の一対の受光素子」の一具体例にそれぞれ対応する。
【００２３】
ポジションセンサ６０Ａは、インナジンバル５２のアジマス方向における回動位置を検出するためのものであり、インナジンバル５２の中央部と回路基板７０との間に設けられている。このポジションセンサ６０Ａは、ポジションセンサ６０Ｅと同様の構成をなしており、すなわち、図６に示したように、回路基板７０に取り付けられた反射板６１Ａと、この反射板６１Ａの反射面６１ＡＭと対向配置されるようにインナジンバル５２に取り付けられた発光素子６２Ａおよび一対の受光素子６３Ａ，６４Ａとを含んで構成されている。なお、図６では、ポジションセンサ６０Ａの構成を見やすくするために、アウタジンバル５１の一部（突出枠部５１Ｔ）を切り欠くと共に、反射板６１Ａと発光素子６２Ａおよび受光素子６３Ａ，６４Ａとの間を大きく離間させている。ここで、反射板６１Ａが本発明における「第１の反射板」の一具体例、発光素子６２Ａが本発明における「第１の発光素子」の一具体例、ならびに受光素子６３Ａ，６４Ａが本発明における「第１の一対の受光素子」の一具体例にそれぞれ対応する。
【００２４】
ジャイロセンサ７０Ｅは、アウタジンバル５１のエレベーション方向における角速度を検出するためのものであり、図６に示したように、アウタジンバル５１の突出枠部５１Ｔに設けられている。
【００２５】
ジャイロセンサ７０Ａは、インナジンバル５２のアジマス方向における角速度を検出するためのものであり、インナジンバル５２に設けられている。
【００２６】
次に、図７を参照して、双眼鏡のブロック構成について説明する。
【００２７】
この双眼鏡は、主に像安定化機構５０を制御するためのＣＰＵ（中央演算処理装置；Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　）８０を備えている。ここで、ＣＰＵ８０が本発明における「制御部」の一具体例に対応する。
【００２８】
具体的には、ＣＰＵ８０は、正立プリズム３０Ｒ，３０Ｌを慣性系に対して静止させるように、アウタジンバル５１およびインナジンバル５２を制御するようになっている。
【００２９】
すなわち、ＣＰＵ８０は、正立プリズム３０Ｒ，３０Ｌを保持したインナジンバル５２が主にボディ１に対して静止している状態において、そのインナジンバル５２が揺れや振動等に起因してアジマス方向に小さく回動しようとする際、ジャイロセンサ７０Ａを利用してインナジンバル５２のアジマス方向における角速度を検出すると、その角速度に応じた駆動信号をモータ５４に出力する。同様に、ＣＰＵ８０は、揺れや振動等に起因してアウタジンバル５１がエレベーション方向に小さく回動しようとする際、ジャイロセンサ７０Ｅを利用してアウタジンバル５１のエレベーション方向における角速度を検出すると、その角速度に応じた駆動信号をモータ５３に出力する。これらの角速度に基づくＣＰＵ８０の一連の制御動作により、観察像が安定化される。ここで、ＣＰＵ８０およびジャイロセンサ７０Ａ，７０Ｅよりなる制御機構が本発明における「静止制御機構」の一具体例に対応する。
【００３０】
また、ＣＰＵ８０は、パンニング動作等の際、正立プリズム３０Ｒ，３０Ｌを主にボディ１の動きに追随させるように、アウタジンバル５１およびインナジンバル５２を制御するようになっている。
【００３１】
すなわち、ＣＰＵ８０は、正立プリズム３０Ｒ，３０Ｌを保持したインナジンバル５２が初期位置に静止している状態において、使用者がパンニング動作等で観察方向を大きく変更しようとして双眼鏡を旋回させたために、その旋回動作に応じてインナジンバル５２が初期位置からアジマス方向に大きく回動しようとした際、ポジションセンサ６０Ａを利用してインナジンバル５２の回動後の回動位置を検出すると、受光素子６３Ａ，６４Ａから出力される信号に応じた駆動信号をモータ５４に出力する。同様に、ＣＰＵ８０は、使用者の旋回動作に応じてアウタジンバル５１がエレベーション方向に大きく回動しようとした際、ポジションセンサ６０Ｅを利用してアウタジンバル５１の回動後の回動位置を検出すると、受光素子６３Ｅ，６４Ｅから出力される信号に応じた駆動信号をモータ５３に出力する。これらの回動位置に基づくＣＰＵ８０の一連の制御動作により、観察像のドリフトが防止される。ここで、ＣＰＵ８０およびポジションセンサ６０Ａよりなる制御機構が本発明における「第１の追随制御機構」の一具体例に対応し、ＣＰＵ８０およびポジションセンサ６０Ｅよりなる制御機構が本発明における「第２の追随制御機構」の一具体例に対応する。
【００３２】
次に、図８〜図１０を参照して、ポジションセンサ６０Ｅによるアウタジンバル５１の回動位置検出メカニズムについて説明する。図８〜図１０では、いずれも図４に示したポジションセンサ６０ＥのＹＺ面に沿った断面構成を表している。
【００３３】
このポジションセンサ６０Ｅでは、ケージング状態のアウタジンバル５１が初期位置Ｓに静止している際、例えば反射板６１Ｅがほぼ水平に静止しているとすると、図８に示したように、受光素子６３Ｅと反射面６１ＥＭとの間の距離と、受光素子６４Ｅと反射面６１ＥＭとの間の距離とは、互いに等しくなる。この場合には、発光素子６２Ｅから検出光Ｄが発せられると、その検出光Ｄが反射面６１ＥＭにおいて受光素子６３Ｅ，６４Ｅに向けてほぼ均等に反射されるため、受光素子６３Ｅ，６４Ｅの受光量は互いにほぼ等しくなる。
【００３４】
双眼鏡の使用時に像安定化機構５０を稼働させると、アウタジンバル５１がアンケージング状態に移行する。この状態において、使用者の旋回動作に応じてアウタジンバル５１が初期位置Ｓから矢印ＲＥに沿って上方を向くように角度＋θだけ回動すると、図９に示したように、アウタジンバル５１の回動動作に応じて反射板６１Ｅが左上がりに傾くため、受光素子６３Ｅと反射面６１ＥＭとの間の距離が、受光素子６４Ｅと反射面６１ＥＭとの間の距離よりも大きくなる。これにより、検出光Ｄの反射範囲が受光素子６３Ｅ寄りにシフトし、受光素子６３Ｅの受光量が受光素子６４Ｅの受光量よりも大きくなるため、これらの受光素子６３Ｅ，６４Ｅ間の受光量の差異（ボディ１とアウタジンバル５１との相対位置の変化）に基づいて、上向きに角度＋θだけ回動したのちのアウタジンバル５１の回動位置を検出可能となる。
【００３５】
一方、アウタジンバル５１が初期位置Ｓから矢印ＲＥに沿って下方を向くように角度−θだけ回動すると、図１０に示したように、反射板６１Ｅが右上がりに傾くため、図９に示した場合とは反対に、受光素子６３Ｅと反射面６１ＥＭとの間の距離が、受光素子６４Ｅと反射面６１ＥＭとの間の距離よりも小さくなる。これにより、検出光Ｄの反射範囲が受光素子６４Ｅ寄りにシフトし、受光素子６３Ｅの受光量が受光素子６４Ｅの受光量よりも小さくなるため、これらの受光素子６３Ｅ，６４Ｅ間の受光量の差異に基づいて、下向きに角度−θだけ回動したのちのアウタジンバル５１の回動位置を検出可能となる。
【００３６】
なお、ポジションセンサ６０Ａによるインナジンバル５２の回動位置検出メカニズムは、上記したポジションセンサ６０Ｅによるアウタジンバル５１の回動位置量検出メカニズムと同様であるので、その詳細な説明を省略する。この場合には、ＣＰＵ８０により、受光素子６３Ａ，６４Ａ間の受光量の差異（アウタジンバル５１とインナジンバル５２との相対位置の変化）に基づいて、インナジンバル５２の回動位置を検出可能となる。
【００３７】
次に、図６および図８〜図１１を参照して、反射面６１ＥＭの構成に関する特徴的な作用について説明する。図１１は、受光素子６３Ｅの受光感度に関する利点を説明するためのものであり、「横軸」は反射板６１Ｅの傾き角度（−θ，０，＋θ），「縦軸」は受光量に基づく受光素子６３Ｅの出力値をそれぞれ示している。図中の直線１１Ａは反射面６１ＥＭに低反射領域６１ＥＭＬを設けない場合，直線１１Ｂは低反射領域６１ＥＭＬを設けた場合についてそれぞれ示している。
【００３８】
反射面６１ＥＭにおける検出光Ｄの反射スポット（反射面６１ＥＭに対する検出光Ｒの照射スポット）を考慮すると、その反射スポットの位置ならびに大きさは、反射板６１Ｅの傾きに応じて変化する。この場合、図５に示したように、検出光Ｄに対して高い反射特性を示す高反射領域６１ＥＭＨと、低い反射特性を示す低反射領域６１ＥＭＬとを含むように反射面６１ＥＭを構成し、反射スポット内における高反射領域６１ＥＭＨに対する低反射領域６１ＥＭＬの占有比率が反射板６１Ｅの傾きに応じて変化するようにすれば、低反射領域６１ＥＭＬの占有領域が小さいほど受光素子６３Ｅの受光量が増加し、反対に低反射領域６１ＥＭＬの占有領域が大きいほど受光素子６３Ｅの受光量が減少する。すなわち、低反射領域６１ＥＭＬの有無による受光素子６３Ｅの出力値を比較すると、図１１に示したように、反射面６１ＥＭに低反射領域６１ＥＭＬを設けない場合（直線１１Ａ）よりも、低反射領域６１ＥＭＬを設けた場合（直線１１Ｂ）において、受光素子６３Ｅの出力値に関してその変化勾配が大きくなる。これにより、受光素子６３Ｅにおいて、反射板６１Ｅの僅かな傾きを大きな受光量変化として検出可能となる。もちろん、上記した受光素子６３Ｅに関する利点は、他の受光素子６４Ｅ，６３Ａ，６４Ａについても同様である。
【００３９】
次に、図１２を参照して、双眼鏡の動作について説明する。図１２は、双眼鏡の動作の流れを表している。なお、以下では、双眼鏡の動作のうち、アウタジンバル５１に基づく像安定化機能ならびにドリフト防止機能に関与するＣＰＵ８０の一連の制御動作について言及する。
【００４０】
この双眼鏡では、ＣＰＵ８０の制御下において、アウタジンバル５１の像安定化機能を実現するために＜速度制御＞が行われると共に、ドリフト防止機能を実現するために＜位置制御＞が行われる。
【００４１】
速度制御としては、使用者により双眼鏡の像安定化機構５０が稼働され、アウタジンバル５１がケージング状態からアンケージング状態に移行すると、まず、ジャイロセンサ７０Ｅから出力される出力信号に基づいて、アウタジンバル５１のエレベーション方向における角速度Ａを検出する（ステップＳ１０１）。
【００４２】
続いて、検出した角速度Ａが０か否かを判定する（ステップＳ１０２）。角速度Ａが０以外の数値である場合（Ａ≠０；ステップＳ１０２Ｎ）には、揺れや振動等に起因してアウタジンバル５１がエレベーション方向に小さく回動しようとしているものと判断し、その角速度Ａに応じた駆動信号をモータ５３に出力する（ステップＳ１０３）。このモータ５３の駆動力を利用してアウタジンバル５１に回動方向と逆方向のトルクが供給されるため、慣性系に対して静止しているようにアウタジンバル５１が制御される。これにより、エレベーション方向における観察像のぶれが防止され、観察像が安定化される。
【００４３】
なお、角速度Ａに基づく判定時（ステップＳ１０２）において、角速度Ａが０の場合（Ａ＝０；ステップＳ１０２Ｙ）には、揺れや振動等に起因してアウタジンバル５１が回動しようとしていないものと判断し、角速度Ａの検出動作（ステップＳ１０１）に回帰する。
【００４４】
一方、位置制御としては、アウタジンバル５１がケージングされている状態において、まず、ポジションセンサ６０Ｅから出力される出力信号に基づいて、アウタジンバル５１の初期位置を検出する（ステップＳ２０１）。すなわち、受光素子６３Ｅの受光量Ｐ０１ならびに受光素子６４Ｅの受光量Ｐ０２を検出したのち、これらの２つの受光素子６３Ｅ，６４Ｅ間の受光量の差分（初期差分）ΔＰ０（ΔＰ０＝Ｐ０２−Ｐ０１）を演算する。
【００４５】
続いて、アウタジンバル５１がアンケージングされたのち、アウタジンバル５１の現在位置を検出する（ステップＳ２０２）。すなわち、受光素子６３Ｅの受光量Ｐ１ならびに受光素子６４Ｅの受光量Ｐ２を検出したのち、これらの２つの受光素子６３Ｅ，６４Ｅ間の受光量の差分（現在差分）ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１）を演算する。
【００４６】
続いて、例えば、使用者が双眼鏡を使い終え、像安定化機構５０を停止させたこと等により、アウタジンバル５１がケージング状態に移行していないか否かを判定する（ステップＳ２０３）。アウタジンバル５１がケージング状態に移行しておらず、依然としてアンケージング状態にある場合（ステップＳ２０３Ｎ）には、現在差分ΔＰが初期差分ΔＰ０と等しいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。現在差分ΔＰが初期差分ΔＰ０と等しくない場合（ΔＰ≠ΔＰ０；ステップＳ２０４Ｎ）には、使用者による双眼鏡の旋回動作に応じてアウタジンバル５１がエレベーション方向に大きく回動したものと判断し、現在差分ΔＰに応じた駆動信号をモータ５３に出力する（ステップＳ２０５）。これにより、受光素子６３Ｅの受光量Ｐ１が初期の受光量Ｐ０１となり、かつ受光素子６４Ｅの受光量Ｐ２が初期の受光量Ｐ０２となるようにアウタジンバル５１が逆方向に強制的に回動され、使用者の旋回動作を追随するようにアウタジンバル５１が制御されるため、エレベーション方向における観察像のドリフトが防止される。
【００４７】
なお、ケージング状態移行の判定時（ステップＳ２０３）において、アウタジンバル５１がケージング状態に移行している場合（ステップＳ２０３Ｙ）には、アウタジンバル５１の初期位置検出動作（ステップＳ２０１）に回帰する。また、現在差分ΔＰと初期差分ΔＰ０との比較時（ステップＳ２０４）において、現在差分ΔＰが初期差分ΔＰ０と等しい場合（ステップＳ２０４Ｙ）には、アウタジンバル５１が回動していないものと判断し、アウタジンバル５１の現在位置検出動作（ステップＳ２０２）に回帰する。
【００４８】
なお、上記したアウタジンバル５１に基づく像安定化機能に関与する速度制御動作ならびにドリフト防止機能に関与する位置制御動作は、インナジンバル５２についても同様であるので、その説明を省略する。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態に係る双眼鏡では、アウタジンバル５１のエレベーション方向における回動位置を検出するためのポジションセンサ６０Ｅの光学系に関して、図４に示したように、ＬＥＤよりなる発光素子６２Ｅと、ＰＤよりなる一対の受光素子６３Ｅ，６４Ｅとを含むようにしたので、光学系がＰＳＤよりなる従来の場合とは異なり、ＬＥＤやＰＤなどの汎用性の高い光学デバイスを用いてポジションセンサ６０Ｅを構成することができる。これにより、所望の特性を満たすＰＳＤを入手する必要がなくなる上、構成が簡単で、かつ高精度のポジションセンサ６０Ｅを構成することが可能となり、調整作業も容易になる。しかも、ＬＥＤやＰＤは一般にＰＳＤよりも安価なため、構成部品のコストの観点から双眼鏡のコストダウンも見込まれる。
【００５０】
特に、本実施の形態では、図５に示したように、反射板６１Ｅの反射面６１ＥＭに高反射領域６１ＥＭＨと低反射領域６１ＥＭＬとを設けるようにしたので、図１１を参照して説明したように、高反射領域６１ＥＭＨと低反射領域６１ＥＭＬとの間の反射特性の差異を利用して、反射板６１Ｅの僅かな傾きを大きな受光量の変化として検出可能となる。したがって、受光素子６３Ｅ，６４Ｅの受光感度が向上するため、アウタジンバル５１の回動位置を高精度に検出することができる。
【００５１】
なお、上記したポジションセンサ６０Ｅに関する作用および効果は、ポジションセンサ６０Ａについても同様に得られる。
【００５２】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。具体的には、例えば、上記実施の形態では、ポジションセンサ６０Ｅに関して、図４に示したように、発光素子６２Ｅを挟んでその両側に２つの受光素子６３Ｅ，６４Ｅを設けるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、反射板６１Ｅの反射面６１ＥＭにおいて反射された検出光を受光可能な限り、受光素子の設置個数は自由に変更可能である。ただし、発光素子６２Ｅの両側にそれぞれ２つ以上の受光素子を設ける場合には、検出光の受光条件を等しくするために、一方の側と他方の側とで受光素子の設置個数を互いに一致させるのが好ましい。この場合においても、低汎用性の光学デバイスを用いない限り、上記実施の形態と同様に、高汎用性の光学デバイスを用いてポジションセンサ６０Ｅを構成することができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、ポジションセンサ６０Ｅに関して、図４に示したように、アウタジンバル５１に反射板６１Ｅを取り付け、回路基板４０に発光素子６２Ｅおよび受光素子６３Ｅ，６４Ｅを設けるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、アウタジンバル５１に発光素子６２Ｅおよび受光素子６３Ｅ，６４Ｅを取り付け、回路基板４０に反射板６１Ｅを取り付けるようにしてもよい。この場合においても、反射板６１Ｅで反射された検出光を受光素子６３Ｅ，６４Ｅで受光可能となるため、上記実施の形態と同様にアウタジンバル５１の回動位置を検出することができる。
【００５４】
また、本実施の形態では、反射板６１Ｅに関して、反射面６１ＥＭに低反射領域６１ＥＭＬを設けるために、黒色のマスクテープで反射面６１ＥＭを部分的に覆うようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、反射面６１ＥＭの露出領域（高反射領域６１ＥＭＨ）よりも反射率を低下し得る限り、低反射領域６１ＥＭＬの形成手法は自由に変更可能である。具体的には、例えば、黒色の塗料等を塗布または印刷したり、または黒色のマスクテープと同様の低反射性を有するシートや板を貼り付けることにより、反射面６１ＥＭに低反射領域６１ＥＭＬを設けるようにしてもよい。この場合においても、上記実施の形態と同様に受光素子６３Ｅ，６４Ｅの受光感度を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、反射面６１ＥＭに関して、図５に示したように、受光素子６３Ｅ，６４Ｅの配列方向（図中のＹ軸方向）において、高反射領域６１ＥＭＨが反射面６１ＥＭの中心から離れるにしたがって大きくなるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、高反射領域６１ＥＭＨおよび低反射領域６１ＥＭＬの配置パターンは、反射面６１ＥＭにおける反射スポット径などの条件に応じて自由に変更可能である。具体的には、例えば、図１３に示したように、高反射領域６１ＥＭＨが反射面６１ＥＭの外縁に沿った菱形状をなし、その高反射領域６１ＥＭＨが受光素子６３Ｅ，６４Ｅの配列方向（図中のＹ軸方向）において反射面６１ＥＭの中心から離れるにしたがって小さくなるようにしてもよい。また、例えば、図１４に示したように、図１３に示した菱形状の高反射領域６１ＥＭＨを、受光素子６３Ｅ，６４Ｅの配列方向と直交する方向（図中のＸ軸方向）に縮めた上、さらに、その菱形領域を、反射面６１ＥＭの中央部において上記直交方向に延びる矩形領域と合成し、全体として略十字状をなすように、高反射領域６１ＥＭＨを構成してもよい。図１３および図１４に示したいずれの場合においても、図５に示した場合とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００５６】
なお、上記したポジションセンサ６０Ｅに関する変形内容は、ポジションセンサ６０Ａにも適用可能である。特に、反射板６１Ｅと発光素子６２Ｅおよび受光素子６３Ｅ，６４Ｅとの配設位置を入れ替える場合、ポジションセンサ６０Ａに関しては、インナジンバル５２に反射板６１Ａを取り付け、回路基板７０に発光素子６２Ａおよび受光素子６３Ａ，６４Ａを設けることが可能である。
【００５７】
また、上記実施の形態では、エレベーション方向に対応したポジションセンサ６０Ｅおよびアジマス方向に対応したポジションセンサ６０Ａの双方を設けるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、いずれか一方のポジションセンサのみを設けるようにしてもよい。
【００５８】
また、例えば、上記実施の形態では、本発明の像安定化装置を双眼鏡に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、単眼鏡にも適用可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の像安定化装置によれば、反射板と、発光素子と、一対の受光素子とを含むように、追随制御機構の光学系を構成したので、例えば、発光素子としてＬＥＤを用い、かつ一対の受光素子としてＰＤを用いれば、光学系としてＰＳＤを用いた従来の場合とは異なり、汎用性の高い光学デバイスを用いて、構成が簡単で、かつ高精度の追随制御機構を構成することができる。しかも、ＬＥＤやＰＤは一般にＰＳＤよりも安価なため、双眼鏡のコストダウンも見込まれる。
【００６０】
特に、請求項３に記載の像安定化装置によれば、反射板の表面が、第１の領域と、この第１の領域よりも位置検出用の光に対する反射率が低い第２の領域とを含むようにしたので、第１および第２の領域間の反射特性の差異を利用して受光素子の受光感度が向上する。したがって、可動保持機構の位置を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る双眼鏡の外観斜視構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示した双眼鏡のＸＹ面に沿った断面構成を表す断面図である。
【図３】図１に示した双眼鏡の要部（像安定化機構）の斜視構成を拡大して表す斜視図である。
【図４】図１に示した双眼鏡の要部（エレベーション方向対応ポジションセンサ）の斜視構成を拡大して表す斜視図である。
【図５】反射板の反射面の平面構成を拡大して表す平面図である。
【図６】図１に示した双眼鏡の要部（アジマス方向対応ポジションセンサ）の斜視構成を拡大して表す斜視図である。
【図７】図１に示した双眼鏡のブロック構成を表すブロック図である。
【図８】エレベーション方向対応ポジションセンサの回動位置検出メカニズム（回動角度＝０）を説明するための断面図である。
【図９】エレベーション方向対応ポジションセンサの回動位置検出メカニズム（回動角度＝＋θ）を説明するための断面図である。
【図１０】エレベーション方向対応ポジションセンサの回動位置検出メカニズム（回動角度＝−θ）を説明するための断面図である。
【図１１】反射面の構成に関する特徴的な作用を説明するための図である。
【図１２】図１に示した双眼鏡の動作の流れを説明するための流れ図である。
【図１３】反射面の構成に関する変形例を表す平面図である。
【図１４】反射面の構成に関する他の変形例を表す平面図である。
【符号の説明】
１…ボディ、１０Ｒ，１０Ｌ…接眼レンズ部、１１Ｒ，１１Ｌ…接眼筒、１２Ｒ，１２Ｌ…接眼レンズ、１３Ｒ，１３Ｌ…屈曲用プリズム、２０Ｒ，２０Ｌ…対物レンズ部、２１Ｒ，２１Ｌ…対物筒、２２Ｒ，２２Ｌ…対物レンズ、３０Ｒ，３０Ｌ…正立プリズム、４０，７０…回路基板、５０…像安定化機構、５１…アウタジンバル、５２…インナジンバル、５２Ｋ…開口、５３，５４…モータ、６０Ａ，６０Ｅ…ポジションセンサ、６１Ｅ，６１Ａ…反射板、６１ＥＭ，６１ＡＭ…反射面、６１ＥＭＨ…高反射領域、６１ＥＭＬ…低反射領域、６２Ｅ，６２Ａ…発光素子、６３Ｅ，６３Ａ，６４Ｅ，６４Ａ…受光素子、７０Ａ，７０Ｅ…ジャイロセンサ、８０…ＣＰＵ、ＪＡ，ＪＥ…回動軸、ＢＲ，ＢＬ…光軸、Ｄ…検出光、Ｓ…初期位置。
【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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【図１４】
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