JP2020144257A - 観察光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で簡単な構成でありながら、像ブレを補正可能な観察光学系を提供する。【解決手段】観察光学系１００は、第１補正素子１１２を備える第１鏡筒１１０と第２補正素子１２２を備える第２鏡筒１２０とを有する。第１鏡筒１１０、第２鏡筒１２０の一方を第１鏡筒１１０および第２鏡筒１２０に沿う軸周りに回転させ第１鏡筒１１０と第２鏡筒１２０との間隔を変える眼幅調整部１０４と、眼幅調整部１０４による第１鏡筒１１０および第２鏡筒１２０の回転量を検出する回転量検出部１０５と、第１補正素子１１２、第２補正素子１２２を駆動して観察光学系１００に加わるブレを補正するブレ補正部と、を有し、第１鏡筒１１０はブレ検出部１０２を備え、ブレ補正部は、ブレ検出部１０２による情報を用いて第１補正素子１１２を駆動し、ブレ検出部１０２による情報および回転量検出部１０５による情報を用いて第２補正素子１２２を駆動する。【選択図】図１

Description

本発明は、双眼鏡等の観察光学系に関する。

従来、良好な映像を得るために、ジャイロセンサを用いて手振れ等による像ブレを補正する防振機能を備えた観察光学系が提案されている。特許文献１には、補正レンズを光軸に直交する方向へ移動させて像ブレ補正を行う際、眼幅調整部による鏡筒の回転に応じて、左右の鏡筒の補正レンズの移動方向をそれぞれ変化させる観察光学系が開示されている。

特開２０１６−１１８８００号公報

しかしながら、特許文献１の観察光学系では、ジャイロセンサの配置位置が記載されていない。例えば、左右の鏡筒にジャイロセンサが設けられる場合、コストがかかってしまう。また、眼幅調整部による鏡筒の回転に依らず常にジャイロセンサの検出座標系が一定となる箇所、すなわち左右の鏡筒の間にジャイロセンサが設けられる場合、配線が困難となり構成が複雑化し、観察光学系の大型化につながる。また、コスト面でも好ましくない。

本発明は、小型で簡単な構成でありながら、像ブレを補正可能な観察光学系を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての観察光学系は、第１の補正素子を備える第１の鏡筒と、第２の補正素子を備える第２の鏡筒と、を有する観察光学系であって、第１の鏡筒および第２の鏡筒の少なくとも一方を、第１の鏡筒および第２の鏡筒に沿う軸の周りに回転させて第１の鏡筒と第２の鏡筒との間の間隔を変える眼幅調整部と、眼幅調整部による第１の鏡筒および第２の鏡筒の回転量を検出する回転量検出部と、第１の補正素子および第２の補正素子を駆動して観察光学系に加わるブレを補正するブレ補正部と、を有し、第１の鏡筒は、ブレを検出するブレ検出部を備え、ブレ補正部は、ブレ検出部による情報を用いて第１の補正素子を駆動し、ブレ検出部による情報および回転量検出部による情報を用いて第２の補正素子を駆動することを特徴とする。

本発明によれば、小型で簡単な構成でありながら、像ブレを補正可能な観察光学系を提供することができる。

本発明の実施形態に係る観察光学系の概略図である。 ブレ補正部の内部構成を示すブロック図である。 眼幅調整の説明図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る観察光学系１００の概略図である。観察光学系１００は、右側鏡筒（第１の鏡筒）１１０、左側鏡筒（第２の鏡筒）１２０、眼幅調整部１０４、およびポテンショメータ（回転量検出部）１０５を有する。右側鏡筒１１０は、ＭＰＵ１０１、ジャイロセンサ（ブレ検出部）１０２、操作部１０３、右側アクチュエータ１１１、および右側補正レンズ（第１の補正素子）１１２を有する。左側鏡筒１２０は、左側アクチュエータ１２１、および左側補正レンズ（第２の補正素子）１２２を有する。本実施形態では、ＭＰＵ１０１、ジャイロセンサ１０２および操作部１０３は右側鏡筒１１０に設けられているが、左側鏡筒１２０に設けられていてもよい。

ＭＰＵ１０１は、観察光学系１００の制御全体を司るコントローラであり、操作部１０３からの入力に応じて、像ブレ補正動作を制御する。

ジャイロセンサ１０２は、手振れ等による観察光学系１００の角度ブレを検出して角速度信号としてのブレ検出信号を出力する。なお、ジャイロセンサ１０２は、上下方向（Ｐｉｔｃｈ方向）および左右方向（Ｙａｗ方向）のブレを検出する。ＭＰＵ１０１は、ブレ検出信号に基づいて右側アクチュエータ１１１および左側アクチュエータ１２１を駆動して、右側補正レンズ１１２および左側補正レンズ１２２を観察光学系１００の光軸に直交する軸上でブレを打ち消す方向へ移動させる。これにより、観察光学系１００に加わるブレによる像ブレを低減（補正）することができる。

操作部１０３は、像ブレ補正動作の開始および停止を指示するためのスイッチ等を有する。眼幅調整部１０４は、観察者によって異なる眼の間隔を調整するために、右側鏡筒１１０と左側鏡筒１２０の光軸の間隔を設定する。眼幅調整部１０４は、光軸と平行に設けられた、紙面に対して垂直方向に延びる軸Ａを中心として、左側鏡筒１２０を回転させることで眼幅調整を行う。本実施形態では、眼幅調整部１０４は、軸Ａを中心に左側鏡筒１２０を回転させることで眼幅調整を行うが、軸Ａを中心に右側鏡筒１１０を回転させることで眼幅調整を行ってもよい。ポテンショメータ１０５は、眼幅調整部１０４内に設けられ、眼幅調整による右側鏡筒１１０に対する左側鏡筒１２０の回転量を検出する。

図２を参照して、ＭＰＵ１０１の一部であり、ジャイロセンサ１０２からの情報を用いて像ブレ補正を行うブレ補正部２００の構成について説明する。図２は、ブレ補正部２００の内部構成を示すブロック図である。ブレ補正部２００は、オフセット除去部２０１、角度変換部２０２、右側補正レンズ駆動制御部２０３、および左側補正レンズ駆動制御部２０４を有する。オフセット除去部２０１は、ジャイロセンサ１０２から出力された角速度信号から、オフセット成分を除去する。角度変換部２０２は、オフセット除去部２０１から出力された角速度信号を角度信号に変換する。右側補正レンズ駆動制御部２０３は、角度変換部２０２から出力された角度信号から、右側補正レンズ１１２の駆動制御信号を生成する。右側補正レンズ駆動制御部２０３が生成した駆動制御信号を用いて右側アクチュエータ１１１に右側補正レンズ１１２を駆動させることで、右側鏡筒１１０に含まれる光学系の像ブレ補正が実施される。左側補正レンズ駆動制御部２０４は、角度変換部２０２から出力された角度信号、およびポテンショメータ１０５から出力された左側鏡筒１２０の回転量から、左側補正レンズ１２２の駆動制御信号を生成する。左側補正レンズ駆動制御部２０４が生成した駆動制御信号を用いて左側アクチュエータ１２１に左側補正レンズ１２２を駆動させることで、左側鏡筒１２０に含まれる光学系の像ブレ補正が実施される。

図３は、眼幅調整の説明図である。図３（ａ）は、眼幅調整を実施する前の初期状態である観察光学系１００を示している。本実施形態において、観察光学系１００の初期状態とは、右側鏡筒１１０と左側鏡筒１２０の光軸の間隔が最大である状態のことをいう。ここで、任意の２つの座標系におけるＸ軸（Ｐｉｔｃｈ軸）の方向が互いに一致していて、かつ、Ｙ軸（Ｙａｗ軸）の方向が互いに一致していることを「座標軸が一致している」と定義する。図３（ａ）において、観測者の座標系（観察基準軸）、右側補正レンズ１１２の駆動軸、左側補正レンズ１２２の駆動軸、およびジャイロセンサ１０２の検出軸は互いに一致している。すなわち、観察基準軸におけるＸ軸、右側補正レンズ１１２の駆動軸におけるＸ軸、左側補正レンズ１２２の駆動軸におけるＸ軸、およびジャイロセンサ１０２の検出軸におけるＸ軸（Ｐｉｔｃｈ軸）はそれぞれ平行となっている。また、観察基準軸におけるＹ軸、右側補正レンズ１１２の駆動軸におけるＹ軸、左側補正レンズ１２２の駆動軸におけるＹ軸、およびジャイロセンサ１０２の検出軸におけるＹ軸（Ｙａｗ軸）もそれぞれ平行となっている。

ここで、角度変換部２０２から出力されるＰｉｔｃｈ方向およびＹａｗ方向の角度信号をそれぞれ、θＰｉｔｃｈ，θＹａｗとする。このとき、右側補正レンズ１１２の駆動軸におけるＰｉｔｃｈ軸（Ｘ軸）を中心とする回転角度およびＹａｗ軸（Ｙ軸）を中心とする回転角度をそれぞれ、θＰｉｔｃｈ＿Ｒ，θＹａｗ＿Ｒとするとき、以下の式（１），（２）が成立する。

θＰｉｔｃｈ＿Ｒ＝θＰｉｔｃｈ （１）
θＹａｗ＿Ｒ＝θＹａｗ （２）
右側補正レンズ駆動制御部２０３は、Ｐｉｔｃｈ方向のブレを打ち消すために右側補正レンズ１１２をＹ軸方向へ駆動すべき量を算出する。すなわち、右側補正レンズ駆動制御部２０３は、回転角度θＰｉｔｃｈ＿Ｒを右側補正レンズ１１２のＹ軸方向の駆動量に変換する。また、右側補正レンズ駆動制御部２０３は、Ｙａｗ方向のブレを打ち消すために右側補正レンズ１１２をＸ軸方向へ駆動すべき量を算出する。すなわち、右側補正レンズ駆動制御部２０３は、回転角度θＹａｗ＿Ｒを右側補正レンズ１１２のＸ軸方向の駆動量に変換する。

また、左側補正レンズ１２２の駆動軸におけるＰｉｔｃｈ軸（Ｘ軸）を中心とする回転角度およびＹａｗ軸（Ｙ軸）を中心とする回転角度をそれぞれ、θＰｉｔｃｈ＿Ｌ，θＹａｗ＿Ｌとするとき、以下の式（３），（４）が成立する。

θＰｉｔｃｈ＿Ｌ＝θＰｉｔｃｈ （３）
θＹａｗ＿Ｌ＝θＹａｗ （４）
左側補正レンズ駆動制御部２０４は、Ｐｉｔｃｈ方向のブレを打ち消すために左側補正レンズ１２２をＹ軸方向へ駆動すべき量を算出する。すなわち、左側補正レンズ駆動制御部２０４は、回転角度θＰｉｔｃｈ＿Ｌを左側補正レンズ１２２のＹ軸方向の駆動量に変換する。また、左側補正レンズ駆動制御部２０４は、Ｙａｗ方向のブレを打ち消すために左側補正レンズ１２２をＸ軸方向に駆動すべき量を算出する。すなわち、左側補正レンズ駆動制御部２０４は、回転角度θＹａｗ＿Ｌを左側補正レンズ１２２のＸ軸方向の駆動量に変換する。

図３（ｂ）は、眼幅調整を実施した後の観察光学系１００を示している。右側補正レンズ１１２の駆動軸、およびジャイロセンサ１０２の検出軸は一致した状態を維持している。一方、眼幅調整によって左側鏡筒１２０が軸Ａを中心として反時計回りに回転角αだけ回転しているため、左側補正レンズ１２２の駆動軸も反時計回りに回転角αだけ回転している。

ここで、右側補正レンズ１１２の駆動軸におけるＰｉｔｃｈ軸（Ｘ軸）を中心とする回転角度およびＹａｗ軸（Ｙ軸）を中心とする回転角度をそれぞれ、θＰｉｔｃｈ＿Ｒ’，θＹａｗ＿Ｒ’とするとき、以下の式（５），（６）が成立する。

θＰｉｔｃｈ＿Ｒ’＝θＰｉｔｃｈ （５）
θＹａｗ＿Ｒ’＝θＹａｗ （６）
右側補正レンズ駆動制御部２０３は、Ｐｉｔｃｈ方向のブレを打ち消すために右側補正レンズ１１２をＹ軸方向へ駆動すべき量を算出する。すなわち、右側補正レンズ駆動制御部２０３は、回転角度θＰｉｔｃｈ＿Ｒ’を右側補正レンズ１１２のＹ軸方向の駆動量に変換する。また、右側補正レンズ駆動制御部２０３は、Ｙａｗ方向のブレを打ち消すために右側補正レンズ１１２をＸ軸方向へ駆動すべき量を算出する。すなわち、右側補正レンズ駆動制御部２０３は、回転角度θＹａｗ＿Ｒ’を右側補正レンズ１１２のＸ軸方向の駆動量に変換する。

また、左側補正レンズ１２２の駆動軸におけるＰｉｔｃｈ軸（Ｘ軸）を中心とする回転角度及びＹａｗ軸（Ｙ軸）を中心とする回転角度をそれぞれθＰｉｔｃｈ＿Ｌ’，θＹａｗ＿Ｌ’とするとき、以下の式（７），（８）が成立する。

θＰｉｔｃｈ＿Ｌ’＝θＰｉｔｃｈ×ｃｏｓα−θＹａｗ×ｓｉｎα （７）
θＹａｗ＿Ｌ’＝θＰｉｔｃｈ×ｓｉｎα＋θＹａｗ×ｃｏｓα （８）
左側補正レンズ駆動制御部２０４は、Ｐｉｔｃｈ方向のブレを打ち消すために左側補正レンズ１２２をＹ軸方向へ駆動すべき量を算出する。すなわち、左側補正レンズ駆動制御部２０４は、回転角度θＰｉｔｃｈ＿Ｌ’を左側補正レンズ１２２のＹ軸方向の駆動量に変換する。また、左側補正レンズ駆動制御部２０４は、Ｙａｗ方向のブレを打ち消すために左側補正レンズ１２２をＸ軸方向に駆動すべき量を算出する。すなわち、左側補正レンズ駆動制御部２０４は、回転角度θＹａｗ＿Ｌ’を左側補正レンズ１２２のＸ軸方向の駆動量に変換する。

以上説明したように、本実施形態では、右側補正レンズ１１２および左側補正レンズ１２２を連動して駆動させることで良好な像ブレ補正を実施可能である。眼幅調整が実施された後の像ブレ補正では、眼幅調整による鏡筒の回転を考慮して駆動方向を変化させることで、左右の補正レンズを連動させることを可能としている。

本実施形態では、眼幅調整を実施する前の状態において、観察基準軸、右側補正レンズ１１２の駆動軸、左側補正レンズ１２２の駆動軸、およびジャイロセンサ１０２の検出軸が一致している場合について説明した。しかしながら、眼幅調整の実施前後において、一方の補正レンズの駆動軸とジャイロセンサ１０２の検出軸との回転関係が変化しないような構成であれば、各座標系が一致していなくてもよい。

また、本実施形態では、補正レンズを光軸に直交な方向へ移動させることで光軸を変化させて像ブレ補正を実施する場合について説明したが、例えばミラーやプリズム等、観察光学系の他の構成部材を移動させることで像ブレ補正を実施するようにしてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００ 観察光学系
１０２ ジャイロセンサ（ブレ検出部）
１０４ 眼幅調整部
１０５ ポテンショメータ（回転量検出部）
１１０ 右側鏡筒（第１の鏡筒）
１１２ 右側補正レンズ（第１の補正素子）
１２０ 左側鏡筒（第２の鏡筒）
１２２ 左側補正レンズ（第２の補正素子）
２００ ブレ補正部

Claims (5)

1. 第１の補正素子を備える第１の鏡筒と、第２の補正素子を備える第２の鏡筒と、を有する観察光学系であって、
   前記第１の鏡筒および前記第２の鏡筒の少なくとも一方を、前記第１の鏡筒および前記第２の鏡筒に沿う軸の周りに回転させて前記第１の鏡筒と前記第２の鏡筒の光軸の間隔を変える眼幅調整部と、
   前記眼幅調整部による前記第１の鏡筒および前記第２の鏡筒の回転量を検出する回転量検出部と、
   前記第１の補正素子および前記第２の補正素子を駆動して前記観察光学系に加わるブレを補正するブレ補正部と、を有し、
   前記第１の鏡筒は、前記ブレを検出するブレ検出部を備え、
   前記ブレ補正部は、前記ブレ検出部による情報を用いて前記第１の補正素子を駆動し、前記ブレ検出部による情報および前記回転量検出部による情報を用いて前記第２の補正素子を駆動することを特徴とする観察光学系。
2. 前記ブレ補正部は、前記回転量検出部による情報を用いて、前記第２の補正素子の駆動方向を、前記観察光学系が前記第１の鏡筒と前記第２の鏡筒の光軸の間隔が最大である初期状態である場合の前記第２の補正素子の駆動方向から変化させることを特徴とする請求項１に記載の観察光学系。
3. 前記ブレ補正部は、前記第１の鏡筒に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の観察光学系。
4. 前記第１の鏡筒は、前記ブレ補正部による前記ブレの補正の開始および停止を指示する操作部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の観察光学系。
5. 前記ブレ検出部からの情報に基づく第１方向および第２方向の角度信号をそれぞれθＰｉｔｃｈ，θＹａｗ、前記第１の補正素子の駆動軸における第１軸を中心とする回転角度および第２軸を中心とする回転角度をそれぞれθＰｉｔｃｈ＿Ｒ’，θＹａｗ＿Ｒ’、前記第２の補正素子の駆動軸における第１軸を中心とする回転角度および第２軸を中心とする回転角度をそれぞれ、θＰｉｔｃｈ＿Ｌ’、θＹａｗ＿Ｌ’、前記第１の鏡筒に対する前記第２の鏡筒の回転量をαとするとき、
   前記ブレ補正部は、
   θＰｉｔｃｈ＿Ｒ＝θＰｉｔｃｈ
   θＹａｗ＿Ｒ’＝θＹａｗ
   なる式に基づいて前記第１の補正素子の駆動量を算出し、
   θＰｉｔｃｈ＿Ｌ’＝θＰｉｔｃｈ×ｃｏｓα−θＹａｗ×ｓｉｎα
   θＹａｗ＿Ｌ’＝θＰｉｔｃｈ×ｓｉｎα＋θＹａｗ×ｃｏｓα
   なる式に基づいて前記第２の補正素子の駆動量を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の観察光学系。