(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体に固着された対物レンズ系及び接眼レンズ系と、
前記筺体に対してチルティング方向に回動自在に取り付けられたジンバル懸架部と、
前記対物レンズ系及び前記接眼レンズ系の間に配置され、前記ジンバル懸架部を介して前記筺体に装着され、チルティング方向に回動可能となっている正立プリズムと、
慣性空間に対する前記ジンバル懸架部のチルティング方向に関する回転角速度を検出する角速度センサと、
慣性空間に対する前記ジンバル懸架部のチルティング方向に関する回転角度を検出するポテンショメータと、
前記角速度センサにより検出された回転角速度及び前記ポテンショメータにより検出された回転角度に基づき、慣性空間に対する前記正立プリズムのチルティング方向の角度が変化しないように演算されたフィードバック制御信号を駆動回路にて一定のゲインで増幅した出力信号により駆動制御され、前記ジンバル懸架部を前記筺体に対してチルティング方向に回動させる回転駆動手段と、
前記ジンバル懸架部または前記正立プリズムのうちの少なくとも１つに取り付けられ、前記回転駆動手段の駆動制御における発振を低減させる粘弾性体と、
を備えた像安定光学装置。
【請求項２】
前記粘弾性体に取り付けられた付加質量を備えたことを特徴とする請求項１に記載の像安定光学装置。
【請求項３】
筺体に固着された対物レンズ系及び接眼レンズ系と、
前記筺体に対してチルティング方向に回動自在に取り付けられたジンバル懸架部と、
前記対物レンズ系及び前記接眼レンズ系の間に配置され、前記ジンバル懸架部を介して前記筺体に装着され、チルティング方向に回動可能となっている正立プリズムと、
前記ジンバル懸架部または前記正立プリズムのうちの少なくとも１つに取り付けられたガイド手段と、
前記ガイド手段に沿って移動可能な付加質量と、
前記付加質量に対して前記ガイド手段に沿う方向の弾性力を与える弾性体と、
前記付加質量に対して前記ガイド手段に沿う方向の粘性力を与える粘性体と、
慣性空間に対する前記正立プリズムのチルティング方向に関する回転角度情報を検出する角度情報検出手段と、
前記回転角度情報に基づいて前記正立プリズムを前記筺体に対してチルティング方向に回動させ、慣性空間に対する前記正立プリズムのチルティング方向の角度が変化しないようにする回転駆動手段と、
を備えた像安定光学装置。
【請求項４】
前記ジンバル懸架部の一部は筺体に対してパンニング方向にも回動自在に取り付けられ、前記正立プリズムは前記筺体に対してパンニング方向にも回動可能となっており、前記角度情報検出手段は慣性空間に対する前記正立プリズムのパンニング方向に関する回転角度情報をも検出し、前記回転駆動手段は前記回転角度情報に基づいて前記正立プリズムを前記筺体に対してパンニング方向にも回動させ、慣性空間に対する前記正立プリズムのパンニング方向の角度も変化しないようにすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の像安定光学装置。
【請求項５】
前記正立プリズム、前記対物レンズ系及び前記接眼レンズ系がそれぞれ２つ設けられ、双眼鏡であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の像安定光学装置。
【請求項６】
筺体に固着された２つの対物レンズ系及び２つの接眼レンズ系と、
前記筺体に対してチルティング方向に回動自在に取り付けられたジンバル懸架部と、
それぞれが１組の前記対物レンズ系及び前記接眼レンズ系の間に配置され、パンニング方向に回動自在に前記ジンバル懸架部に装着され、前記筺体に対してチルティング方向及びパンニング方向に回動自在となっている２つの正立プリズムと、
前記２つの正立プリズムを接続し、これらがパンニング方向に回動する角度を等しくするリンクと、
慣性空間に対する前記正立プリズムのチルティング方向及びパンニング方向に関する回転角速度を検出する角速度センサと、
慣性空間に対する前記正立プリズムのチルティング方向及びパンニング方向に関する回転角度を検出するポテンショメータと、
前記角速度センサにより検出された回転角速度及び前記ポテンショメータにより検出された回転角度に基づき、慣性空間に対する前記正立プリズムのチルティング方向及びパンニング方向の角度が変化しないように演算されたフィードバック制御信号を駆動回路にて一定のゲインで増幅した出力信号により駆動制御され、前記ジンバル懸架部を前記筺体に対してチルティング方向及びパンニング方向に回動させる回転駆動手段と、
前記ジンバル懸架部、前記正立プリズムまたは前記リンクのうちの少なくとも１つに取り付けられ、前記回転駆動手段の駆動制御における発振を低減させる粘弾性体と、
を備えた像安定光学装置。
【請求項７】
前記粘弾性体に取り付けられた付加質量を備えたことを特徴とする請求項６に記載の像安定光学装置。
【請求項８】
筺体に固着された２つの対物レンズ系及び２つの接眼レンズ系と、
前記筺体に対してチルティング方向に回動自在に取り付けられたジンバル懸架部と、
それぞれが１組の前記対物レンズ系及び前記接眼レンズ系の間に配置され、パンニング方向に回動自在に前記ジンバル懸架部に装着され、前記筺体に対してチルティング方向及びパンニング方向に回動自在となっている２つの正立プリズムと、
前記２つの正立プリズムを接続し、これらがパンニング方向に回動する角度を等しくするリンクと、
前記ジンバル懸架部、前記正立プリズムまたは前記リンクのうちの少なくとも１つに取り付けられたガイド手段と、
前記ガイド手段に沿って移動可能な付加質量と、
前記付加質量に対して前記ガイド手段に沿う方向の弾性力を与える弾性体と、
前記付加質量に対して前記ガイド手段に沿う方向の粘性力を与える粘性体と、
慣性空間に対する前記正立プリズムのチルティング方向及びパンニング方向に関する回転角度情報を検出する角度情報検出手段と、
前記回転角度情報に基づいて前記正立プリズムを前記筺体に対してチルティング方向及びパンニング方向に回動させ、慣性空間に対する前記正立プリズムのチルティング方向及びパンニング方向の角度が変化しないようにする回転駆動手段と、
を備えた像安定光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ダンピング素子を用いて発振を機構的に低減させることにより像安定機能を高めた像安定光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の像安定光学装置の内部構造を示す斜視図である。この装置は具体的には双眼鏡であり、筺体（図示せず）内には１つの回動軸１を有するジンバル懸架部２が配置されており、ジンバル懸架部２によって正立プリズム３、４が対物レンズ系５、６及び接眼レンズ系７、８の間において回動自在に支持されている。
【０００３】
また、ジンバル懸架部２の下部には角速度センサ９が取り付けられ、回動軸１の一端にはポテンショメータ１０が取り付けられている。回動軸１の他端には、角速度センサ９及びポテンショメータ１０の検出信号に基づいて、ジンバル懸架部２を回動させる回転駆動モータ１１が取り付けられている。そして、回転駆動モータ１１をフィードバック制御する制御系（図示せず）が組まれており、正立プリズム３、４の静止した空間（正確には慣性空間）に対する角度は常に一定に保たれる。
【０００４】
このように構成された従来の像安定光学装置によれば、手ぶれ等の外乱に対して正立プリズム３、４の慣性空間に対する角度が安定化され、この双眼鏡の像安定機能が達成される。像安定機能が達成されることの詳細な理由は、例えば特公昭５７−３７８５２号公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、外乱に対する安定性を向上させるために、回転駆動モータ１１のフィードバック制御系のサーボゲインを上げると、発振が生じてしまうという問題がある。これは、フィードバックループ中に存在する各種の要素、すなわち角速度センサ９、ポテンショメータ１０、回路系、回転駆動モータ１１等の応答が遅れることによる信号の時間遅れによって、フィードバック信号に位相遅れが発生するためである。
【０００６】
一方、発振はゲインを下げると収まるが、この場合には慣性空間に対する正立プリズム３、４の角度の安定精度が低下してしまう。また、回路中に位相進み回路等を付加する手段も知られているが、これにも機構系とのマッチングの問題やその効果に限度がある等の問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ジンバル懸架部等にダンピング素子を取り付けることにより発振を機構的に低減させ、サーボゲインを上げることを可能とし、手ぶれ等の外乱に対する高い像安定機能を有する像安定光学装置を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、筺体に固着された対物レンズ系及び接眼レンズ系と、筺体に対してチルティング方向に回動自在に取り付けられたジンバル懸架部と、対物レンズ系及び接眼レンズ系の間に配置され、ジンバル懸架部を介して筺体に装着され、チルティング方向に回動可能となっている正立プリズムと、慣性空間に対するジンバル懸架部のチルティング方向に関する回転角速度を検出する角速度センサと、慣性空間に対するジンバル懸架部のチルティング方向に関する回転角度を検出するポテンショメータと、角速度センサにより検出された回転角速度及びポテンショメータにより検出された回転角度に基づき、慣性空間に対する正立プリズムのチルティング方向の角度が変化しないように演算されたフィードバック制御信号を駆動回路にて一定のゲインで増幅した出力信号により駆動制御され、ジンバル懸架部を筺体に対してチルティング方向に回動させる回転駆動手段と、ジンバル懸架部または正立プリズムのうちの少なくとも１つに取り付けられ、回転駆動手段の駆動制御における発振を低減させる粘弾性体とを備えている。
【０００９】
粘弾性体には付加質量が取り付けられていてもよい。
【００１０】
請求項３に係る発明は、筺体に固着された対物レンズ系及び接眼レンズ系と、筺体に対してチルティング方向に回動自在に取り付けられたジンバル懸架部と、対物レンズ系及び接眼レンズ系の間に配置され、ジンバル懸架部を介して筺体に装着され、チルティング方向に回動可能となっている正立プリズムと、ジンバル懸架部または正立プリズムのうちの少なくとも１つに取り付けられたガイド手段と、ガイド手段に沿って移動可能な付加質量と、付加質量に対してガイド手段に沿う方向の弾性力を与える弾性体と、付加質量に対してガイド手段に沿う方向の粘性力を与える粘性体と、慣性空間に対する正立プリズムのチルティング方向に関する回転角度情報を検出する角度情報検出手段と、回転角度情報に基づいて正立プリズムを筺体に対してチルティング方向に回動させ、慣性空間に対する正立プリズムのチルティング方向の角度が変化しないようにする回転駆動手段とを備えている。
【００１１】
ジンバル懸架部の一部は筺体に対してパンニング方向にも回動自在に取り付けられ、正立プリズムは筺体に対してパンニング方向にも回動可能となっており、角度情報検出手段は慣性空間に対する正立プリズムのパンニング方向に関する回転角度情報をも検出し、回転駆動手段は回転角度情報に基づいて正立プリズムを筺体に対してパンニング方向にも回動させ、慣性空間に対する正立プリズムのパンニング方向の角度も変化しないようにするものであってもよい。
【００１２】
また、これらの場合、正立プリズム、対物レンズ系及び接眼レンズ系がそれぞれ２つ設けられ、双眼鏡であってもよい。
【００１３】
請求項６に係る発明は、筺体に固着された２つの対物レンズ系及び２つの接眼レンズ系と、筺体に対してチルティング方向に回動自在に取り付けられたジンバル懸架部と、それぞれが１組の対物レンズ系及び接眼レンズ系の間に配置され、パンニング方向に回動自在にジンバル懸架部に装着され、筺体に対してチルティング方向及びパンニング方向に回動自在となっている２つの正立プリズムと、２つの正立プリズムを接続し、これらがパンニング方向に回動する角度を等しくするリンクと、慣性空間に対する正立プリズムのチルティング方向及びパンニング方向に関する回転角速度を検出する角速度センサと、慣性空間に対する正立プリズムのチルティング方向及びパンニング方向に関する回転角度を検出するポテンショメータと、角速度センサにより検出された回転角速度及びポテンショメータにより検出された回転角度に基づき、慣性空間に対する正立プリズムのチルティング方向及びパンニング方向の角度が変化しないように演算されたフィードバック制御信号を駆動回路にて一定のゲインで増幅した出力信号により駆動制御され、
ジンバル懸架部を筺体に対してチルティング方向及びパンニング方向に回動させる回転駆動手段と、ジンバル懸架部、正立プリズムまたはリンクのうちの少なくとも１つに取り付けられ、回転駆動手段の駆動制御における発振を低減させる粘弾性体とを備えている。
【００１４】
この場合、粘弾性体には付加質量が取り付けられていてもよい。
【００１５】
請求項８に係る発明は、筺体に固着された２つの対物レンズ系及び２つの接眼レンズ系と、筺体に対してチルティング方向に回動自在に取り付けられたジンバル懸架部と、それぞれが１組の対物レンズ系及び接眼レンズ系の間に配置され、パンニング方向に回動自在にジンバル懸架部に装着され、筺体に対してチルティング方向及びパンニング方向に回動自在となっている２つの正立プリズムと、２つの正立プリズムを接続し、これらがパンニング方向に回動する角度を等しくするリンクと、ジンバル懸架部、正立プリズムまたはリンクのうちの少なくとも１つに取り付けられたガイド手段と、ガイド手段に沿って移動可能な付加質量と、付加質量に対してガイド手段に沿う方向の弾性力を与える弾性体と、付加質量に対してガイド手段に沿う方向の粘性力を与える粘性体と、慣性空間に対する正立プリズムのチルティング方向及びパンニング方向に関する回転角度情報を検出する角度情報検出手段と、回転角度情報に基づいて正立プリズムを筺体に対してチルティング方向及びパンニング方向に回動させ、慣性空間に対する正立プリズムのチルティング方向及びパンニング方向の角度が変化しないようにする回転駆動手段とを備えている。
【００１６】
【作用】
本発明においては、粘弾性体、付加質量等からなる小型のダンピング素子をジンバル懸架部等に取り付けることにより、制御対象の発振を機構的に低減させる。これにより、回転駆動手段をフィードバック制御する制御系のゲインを上げることを可能とし、慣性空間に対する正立プリズムの角度の安定性を向上させる。
【００１７】
【実施例】
以下、添付図面に沿って本発明の実施例について説明する。なお、図面において同一又は相当部分には同一符号を用いるものとする。図１は、本実施例の像安定光学装置、具体的には双眼鏡の内部構造を示す斜視図である。本実施例の像安定光学装置は１対の対物レンズ系５、６、１対の接眼レンズ系７、８、及び１対の正立プリズム３、４を備えており、対物レンズ５、接眼レンズ７、正立プリズム３は第１の望遠鏡系１２を構成し、対物レンズ６、接眼レンズ８、正立プリズム４は第２の望遠鏡系１３を構成している。そして、この第１、第２の望遠鏡系１２、１３の１対が双眼鏡系を構成している。
【００１８】
１対の対物レンズ系５、６、及び１対の接眼レンズ系７、８は双眼鏡の筺体に固着されている。１対の正立プリズム３、４は、双眼鏡の左右方向（対物レンズ５、６の配列方向）に伸びる回転軸１を有するジンバル懸架部２を介して双眼鏡の筺体に装着され、チルティング方向に回動自在となっている。
【００１９】
上記の１対の対物レンズ系５、６、１対の接眼レンズ系７、８、１対の正立プリズム３、４、ジンバル懸架部２、回動軸１等の適切な配設位置については、例えば、前述の特公昭５７−３７８５２号公報に記載されている。
【００２０】
さて、本実施例の像安定光学装置においては、ジンバル懸架部２に角速度センサ９が固設されている。角速度センサ９としては、圧電振動ジャイロセンサ等を使用することができる。この角速度センサ９は、筺体の上下方向（図１に示した矢印Ａ方向）の手ぶれに伴ってジンバル懸架部２が矢印Ｂ方向に回動した場合に、この回転角速度ωを検出するセンサである。
【００２１】
上記回動軸１の一端には、この角速度センサ９及び後述するポテンショメータ１０からの検出値に基づき、正立プリズム３、４を筺体のぶれに対して常に初期の姿勢に戻すように、換言すれば、正立プリズム３、４の慣性空間に対する角度が変化しないように、ジンバル懸架部２の回動軸１を回動させる回転駆動モータ１１が取り付けられている。回動軸１の他端には、角速度センサ９による速度フィードバック制御に加えて位置フィードバック制御を行うための、回動軸１の回転角度θを検出するポテンショメータ１０が取り付けられている。
【００２２】
なお、角速度センサ９及びポテンショメータ１０には、それらの出力信号を増幅する増幅器（図示せず）が接続されている。増幅された信号はＣＰＵ（図示せず）に入力され、ＣＰＵはこの信号に基づいて正立プリズム３、４を元の姿勢に戻すために必要な回転駆動モータ１１の駆動量を演算し、この演算に基づく制御信号を出力する。ＣＰＵからの制御信号は、モータ駆動回路（図示せず）によって増幅され回転駆動モータ１１に入力される。
【００２３】
さらに、ジンバル懸架部２の上下面には、それぞれダンピング素子２０が取り付けられている。図２はダンピング素子２０の詳細を示す図である。このダンピング素子２０は、ジンバル懸架部２に固着された基部２１と、基部２１に接着された粘弾性体２２と、粘弾性体２２に接着された円板状の付加質量２３とから構成されている。ここで、粘弾性とは、変位に比例する力を発生する性質（バネ等の性質）と速度に比例した抵抗力を発生する性質とをあわせもつ性質である。基部２１からは、ねじ部２４が突出しており、ねじ部２４がジンバル懸架部２の外面に設けられたねじ穴（図示せず）と嵌合することによって、ジンバル懸架部２にダンピング素子２０を取り付けることができる。
【００２４】
なお、粘弾性体２２のみでも質量をもつことから付加質量２３は必ずしも必要ではなく、粘弾性体２２のみでもダンピング効果は有する。また、図２において粘弾性体２２は円錐台形状をなしているが、円柱形状、角錐形状、角錐台形状等であってもよい。
【００２５】
次に、図１に示した系の運動を解析する。まず、その準備としてダンピング素子２０が取り付けられていない系、すなわち図９に示した系の運動を解析する。図３は、図９に示した系を表現したブロック線図である。図３において、まず、ジンバル懸架部２の角速度ωすなわちｄθ／ｄｔが、伝達関数Ｇ( ｓ) を有する角速度センサ９によって検出される。角速度センサ９の出力信号は、ゲインＫAMP を有するモータ駆動回路によって増幅され、回転駆動モータ１１に印加される。回転駆動モータ１１はトルク定数ＫT を有しており、供給された電流に比例したトルクを発生し、このトルクは外乱によるトルクＴF ( ｓ) とともにジンバル懸架部２に付加される。付加されたトルクをジンバル懸架部２の慣性モーメントＩで割り、時間ｔで積分すれば、角速度ωすなわちｄθ／ｄｔとなる。
【００２６】
図３のブロック線図より、外乱トルクと角速度との関係を求めると、
【００２７】
【数１】
0003896167.tif 000002
【００２８】
のようになる。この関係により、ダンピング素子２０が取り付けられていない場合に外乱トルクが存在すると発振が生じることがわかる。このため、何らかの発振抑制のための手段が必要であり、図９に示した従来例においては制御系によって発振を抑制していた。図１に示した本発明の実施例においては、発振抑制手段としてジンバル懸架部２にダンピング素子２０を取り付けるとともに、制御系の作用により発振を抑制している。
【００２９】
次に、ダンピング素子２０をジンバル懸架部２に取り付けた系、すなわち図１に示した系の運動を解析する。図４はジンバル懸架部２及びダンピング素子２０から成る系を示した図である。図４において、Ｉd 、θd は付加質量２３のそれぞれ慣性質量、角度であり、ｋ、Ｂは粘弾性体２２のそれぞれ弾性、粘性を示す係数であり、Ｉ、θはジンバル懸架部２のそれぞれ慣性質量、角度であり、Ｔは回転駆動モータ１１及び外乱からジンバル懸架部２に加えられるトルクであり、Ｔm はジンバル懸架部２から付加質量２３に加えられるトルクである。
【００３０】
この系の運動は、力学公式により以下のように記述される。
【００３１】
【数２】
0003896167.tif 000003
【００３２】
これをラプラス変換すると、
【００３３】
【数３】
0003896167.tif 000004
【００３４】
となり、整理してトルクと角度の関係にまとめると、
【００３５】
【数４】
0003896167.tif 000005
【００３６】
となる。従って、トルクと角速度の関係は、
【００３７】
【数５】
0003896167.tif 000006
【００３８】
で示される。
【００３９】
ここで得られたトルクと角速度との関係を図３のブロック線図に代入すると、図１の系の運動特性を示すものとして、図５のブロック線図が得られる。このように制御対象が変化する結果、手ぶれ等の外乱に対する発振は機構的に低減される。従って、制御系のサーボゲインを上げることが可能となり、外乱に対する高い像安定機能を有する像安定光学装置を得ることができるのである。
【００４０】
図６にダンピング素子の他の例を示す。図６( ａ) はジンバル懸架部２の構成を示す斜視図であり、図６( ｂ) 〜( ｅ) はジンバル懸架部２に取り付けられた各種のダンピング素子である。図６( ｂ) は、ジンバル懸架部２の側面に粘弾性体２５を取り付け、粘弾性体２５に付加質量２６を接着したものである。図６( ｃ) は、ジンバル懸架部２の上面に粘弾性体２５を取り付け、粘弾性体２５に付加質量２６を接着したものである。図６( ｄ) は、ジンバル懸架部２の側面に２枚のゴム板２７を取り付け、これらの間に付加質量２８を接着したものである。この場合にはゴム板２７が粘弾性体となる。図６( ｅ) は、ジンバル懸架部２の側面に２枚の金属板２９を取り付け、これらの間にガイド手段たる棒３０を渡し、棒３０にパイプ状の付加質量３１を装着したものである。付加質量３１と２枚の金属板２９との間には弾性体たるバネ３２が入れられ、さらに付加質量３１と棒３０との間には粘性体たるグリース（図示せず）が注入されている。バネ３２及びグリースによって付加質量３１にそれぞれ弾性力及び粘性力が与えられる。従って、バネ３２及びグリースが図２の場合の粘弾性体２２と同様の役割を果たす。
【００４１】
次に、別の実施例について説明する。図７は、手ぶれによって筺体が左右方向（図７に示した矢印Ｃ方向）に揺動した場合にも、安定した像を観察することができる像安定光学装置の内部構造を示す斜視図である。この像安定光学装置のジンバル懸架部は、筺体に対してチルティング方向に揺動可能に取り付けられた外側ジンバル３３と、外側ジンバル３３に対してパンニング方向に揺動可能に取り付けられた内側ジンバル３４とから構成されており、正立プリズム３、４は内側ジンバル３４に固着されている。従って、正立プリズム３、４は、筺体に対してチルティング方向及びパンニング方向に揺動可能となっている。
【００４２】
角度情報検出手段としては、図１と同様の角速度センサ９及びポテンショメータ１０の他、慣性空間に対する正立プリズム３、４のパンニング方向の角速度を検出する角速度センサ（図示しないが、内側ジンバル３４に取り付けられている）と、外側ジンバル３３に対する内側ジンバル３４のパンニング方向の回転角度を検出するポテンショメータ３５とが新たに設けられている。また、回転駆動手段として、角度情報検出手段によって得られた回転角度情報に基づいて内側ジンバル３４を外側ジンバル３３に対してパンニング方向に回動させる回転駆動モータ３６が新たに設けられている。
【００４３】
これら角速度センサ及びポテンショメータ３５によって検出される回転角度情報に基づいて、回転駆動モータ３６の回転が制御され、慣性空間に対する正立プリズム３、４のパンニング方向の角度が変化しないようにされる。
【００４４】
この実施例においては、ダンピング素子２０は内側ジンバル３４に取り付けられている。このため、チルティング方向の他、パンニング方向についても、手ぶれ等の外乱に対する発振は機構的に低減されている。従って、回転駆動モータ３６の制御系のサーボゲインを上げることが可能となり、パンニング方向についても像安定機能が達成され、非常に良好な観察を行うことが可能な像安定光学装置を得ることができる。
【００４５】
図８はさらに別の構成による像安定双眼鏡の内部構造を示す斜視図である。２つの正立プリズム３、４は、それぞれ回動軸３７1 、３７2 を介してパンニング方向に回動自在にジンバル懸架部２に装着されている。従って、正立プリズム３、４は筺体に対してチルティング方向及びパンニング方向に回動自在となっている。２つの正立プリズム３、４の間はリンク３８によって接続され、正立プリズム３、４がパンニング方向に回動する角度は等しくされている。正立プリズム３、４の側面には、それぞれダンピング素子３９が取り付けられている。ダンピング素子３９は図２に示したものと同様の構成となっている。ただし粘弾性体の形状は円柱形となっている。
【００４６】
角度情報検出手段としては、図７と同様、チルティング方向及びパンニング方向についての、２つの角速度センサ（図示せず）及び２つのポテンショメータ  （一方は１０、他方は図示せず）が設けられており、慣性空間に対する正立プリズム３、４のチルティング方向及びパンニング方向の角速度と、筺体に対するジンバル懸架部２の回転角度と、ジンバル懸架部２に対する正立プリズム３、４の回転角度とが検出される。また、回転駆動手段として、ジンバル懸架部２を筺体に対して回動させる回転駆動モータ１１の他、正立プリズム３、４をジンバル懸架部２に対してパンニング方向に回転させる回転駆動モータ４０が設けられている。
【００４７】
なお、正立プリズム３、４の間はリンク３８によって接続されているため、パンニング方向の角速度センサ、ポテンショメータや回転駆動モータは、それぞれ１つだけ設けられていればよい。
【００４８】
図７の場合と同様に、これらの角速度センサ及びポテンショメータによって検出される回転角度情報に基づいて、回転駆動モータ１１、４０の回転が制御され、慣性空間に対する正立プリズム３、４のチルティング方向及びパンニング方向の角度が変化しないようにされる。
【００４９】
この実施例においては、ダンピング素子３９は正立プリズム３、４に取り付けられている。このため、チルティング方向の他、パンニング方向についても、手ぶれ等の外乱に対する発振は機構的に低減されている。従って、回転駆動モータ１１、４０の制御系のサーボゲインを上げることが可能となり、パンニング方向についても像安定機能が達成され、非常に良好な観察を行うことが可能な像安定光学装置を得ることができる。
【００５０】
なお、図７及び図８の実施例においても、ダンピング素子としては、図６に示すような各種のものを取り付けることができる。
【００５１】
また、ダンピング素子２０、３９等は、小型、軽量、低コストで製作も容易なものである。従って、振動の抑制と同時に、像安定光学装置の小型化、軽量化、低コスト化及び製作の容易化を図ることができる。そして、ダンピング素子２０、３９等によって発振がある程度まで機構的に低減されているため、サーボ系による振動低減が容易かつ効果的になり、サーボ系の設計の自由度が向上する。
【００５２】
また、以上の説明においては、像安定機能を有する光学装置は双眼鏡であるとしたが、この光学装置は望遠鏡、カメラ等であってもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては、ジンバル懸架部等にダンピング素子を取り付けることにより発振を機構的に低減させ、回転駆動手段の制御系のサーボゲインを上げることを可能としている。従って、手ぶれ等の外乱に対する高い像安定機能を有する像安定光学装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の像安定光学装置、具体的には双眼鏡の内部構造を示す斜視図である。
【図２】ダンピング素子の詳細を示す斜視図である。
【図３】ダンピング素子を設けていない系を表現したブロック線図である。
【図４】ジンバル懸架部とダンピング素子から成る系を示す図である。
【図５】ダンピング素子を設けた系を表現したブロック線図である。
【図６】ダンピング素子の他の各種の例を示す図である。
【図７】像安定光学装置の別の実施例の内部構造を示す斜視図である。
【図８】像安定光学装置のさらに別の実施例の内部構造を示す斜視図である。
【図９】従来の像安定光学装置の内部構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
２…ジンバル懸架部、３、４…正立プリズム、５、６…対物レンズ、７、８…接眼レンズ、９…角速度センサ（角度情報検出手段）、１０、３５…ポテンショメータ（角度情報検出手段）、１１、３６、４０…回転駆動モータ（回転駆動手段）、２０、３９…ダンピング素子、２２、２５…粘弾性体、２３、２６、２８、３１…付加質量、２７…ゴム板（粘弾性体）、３０…棒（ガイド手段）、３２…バネ（弾性体）、３３…外側ジンバル、３４…内側ジンバル、３８…リンク。
【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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