专利名称：像稳定化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种像稳定化装置，特别是涉及一种适用于双眼镜等的光学机器的像稳定化装置。
背景技术：
近年来，为了在搭乘摇晃的车辆或是船舶的同时能够确实的观察到目标物，具备像稳定化机构的双眼镜已逐渐普及。若采用此像稳定化机构的话，即使是使用双眼镜观察目标物的时候产生摇动或振动等，也能够防止因此类摇动或振动等造成的观察像模糊的情况，而能稳定的观察目标物。
此种双眼镜，举例而言，如日本早期公开公报的特开平6-250100号所揭露，在本体内部，为了观察目标物而需具备有对物镜、直立棱镜(erectingprism)及接目镜，以及一平衡环。该平衡环是支撑着该直立棱镜，而能以相互直交的两个回动轴为中心，往两个方向(高度(elevation)方向、地平经度(azimuth)方向)转动。该平衡环安装有陀螺仪传感器(gyro sensor)，以检测出由摇晃或振动等造成的微小的回动，利用该陀螺仪传感器，可相对于一惯性系统，把平衡环控制成静止，因而可使观察像稳定。
在上述具备像稳定化机构的双眼镜中，因为使用者的用车搬运的动作等而变更观察方向而使双眼镜回转时，平衡环会大幅度的转动，而朝向与观察方向不同的方向，其结果是，可观察的方向便会从实际的观察方向产生偏移现象(漂移现象)。在此，现有习知技术已提供一种双眼镜，具备有防止此漂移现象的机构。
在具备有该漂移防止机构的双眼镜中，安装有位置传感器，以侦测出在平衡环上的回动位置，利用该位置传感器，可控制平衡环回归至发生漂移时的初期位置(漂移发生前的位置)，因而可以防止观察像的漂移。
然而，在现有习知具备漂移防止机构的双眼镜中，是由位置感应侦测器(PSD，Position Sensitive Detector)等的位置侦测专用的光学元件构成位置传感器，因而存在有如下的问题难以取得满足所需特性的PSD，且调整作业相当繁杂等。因此，极需在可能的范围中，利用泛用性高的光学元件，作出结构简单且高精度的位置传感器。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述问题，而提供一种新的像稳定化装置，所要解决的技术问题是使其可由泛用性高的光学元件，构成结构简单及高精度的位置传感器。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种像稳定化装置，适用于一光学机器，该光学机器具备有由框体所支撑的一对物镜及一接目镜、配置于该对物镜及该接目镜之间的一直立棱镜，该像稳定化装置包括一可动维持机构，相对于该框体维持该棱镜，使该棱镜可对该框体变更相对位置；一静止控制机构，控制该可动维持机构，使该直立棱镜对一惯性系统呈静止状态；以及一追随控制机构，控制该可动维持机构，使该直立棱镜追随该框体的运动，其中，该追随控制机构包括一反射板，一发光元件，与该反射板呈对面配置，且面向该反射板发光位置侦测用的光，一对受光元件，配置于夹该发光元件的两侧，接收由该反射板所反射的该位置侦测用的光，并输出对应该反射板的相对位置的一信号，一控制部，根据该对受光元件所输出的信号，控制该可动维持机构的姿势，并且该反射板、该发光元件及该受光元件的相对位置，是依该直立棱镜相对于该框体的相对位置的变化而改变。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的像稳定化装置，其中所述的可动维持机构包括一第1回动构件，支撑该直立棱镜，使该直立棱镜能够以一第1回动轴为中心而回动；以及一第2回动构件，支撑该直立棱镜，使该直立棱镜能够以与该第1回动轴呈直交的一第2回动轴为中心而回动，其中，该追随控制机构包括一第1追随控制机构，包括一第1反射板、一第1发光元件及一对第1受光元件，并根据该第1回动构件与该第2回动构件的相对位置的变化而控制该第1回动构件；一第2追随控制机构，包括一第2反射板、一第2发光元件及一对第2受光元件，并根据该框体与该第2回动构件的相对位置的变化而控制该第2回动构件。
前述的像稳定化装置，其中所述的反射板的表面包括一第1区域，以及对于该位置侦测用的光具有比该第1区域还要小的反射率的一第2区域。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下本发明的目的之一是提供一种像稳定化装置，适用于一光学机器，该光学机器具备由框体所支撑的一对物镜及一接目镜、配置于对物镜及接目镜之间的一直立棱镜，该像稳定化装置包括一可动维持机构，相对于框体维持棱镜，可对框体变更相对位置；一静止控制机构，控制可动维持机构，使直立棱镜对一惯性系统呈静止状态；以及一追随控制机构，控制可动维持机构，使直立棱镜追随框体的运动。其中，追随控制机构包括一反射板、一发光元件，与反射板呈对面配置，且面向反射板发光位置侦测用的光、一对受光元件，配置于夹发光元件的两侧，接收由反射板所反射的位置侦测用的光，并输出对应反射板的相对位置的一信号、一控制部，根据此对受光元件所输出的信号，控制可动维持机构的姿势。并且反射板、发光元件及受光元件的相对位置，是依直立棱镜相对于框体的相对位置的变化而改变。
在本发明的像稳定化装置中，其追随控制机构，当发光元件朝向反射板发出位置侦测用的光，且由反射板反射此光时，由一对受光元件受光，并输出对应该反射板的相对位置的信号。当直立棱镜对框体的相对位置变化时，因为反射板、发光元件与受光元件的相对位置变化，根据一对受光元件所输出的信号，控制部控制可动维持机构的姿势，藉此，可使直立棱镜追随框体的动作。
本发明的又一目的是提供一种像稳定化装置，其中可动维持机构可包括一第1回动构件，支撑直立棱镜，使直立棱镜能够以一第1回动轴为中心而回动；以及一第2回动构件，支撑直立棱镜，使直立棱镜能够以与第1回动轴呈直交的一第2回动轴为中心而回动。其中，追随控制机构可包括一第1追随控制机构，包括一第1反射板、一第1发光元件及一对第1受光元件，并根据第1回动构件与第2回动构件的相对位置的变化而控制第1回动构件；一第2追随控制机构，包括一第2反射板、一第2发光元件及一对第2受光元件，并根据框体与该第2回动构件的相对位置的变化而控制第2回动构件。
并且，在本发明的像稳定化装置中，其中反射板的表面可包括一第1区域，及对于位置侦测用的光具有比第1区域还要小的反射率的一第2区域。
经由上述可知，本发明是关于一种像稳定化装置，采用泛用性高的光学元件，可由简单的构造组成高精度的位置传感器。该位置传感器包括安装于外平衡环51的反射板61E，以及由设于电路基板40上的LED(发光二极管)所构成的发光元件及一对受光元件63E、64E。当发光元件62E所发出的侦测光被反射板61E反射时，该反射光由受光元件63E、64E所受光，因而可根据受光元件63E、64E之间的受光量差异，侦测出外平衡环的高度方向上(箭头RE的方向)的回动位置。并且本光学系统与现有习知由PSD构成者不同，本光学系统是利用泛用性高的光学元件，可由简单的构造组成高精度的位置传感器60E。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点如以上说明那样，根据本发明的像稳定化装置，是以包含反射板、发光元件及一对受光元件的方式构成追随控制机构的光光学系统，举例而言，用LED作为发光元件，且用PD作为一对受光元件，所以本光学系统与现有习知由PSD构成者不同，本光学系统是利用泛用性高的光学元件，可由简单的构造组成高精度的追随控制机构。并且，LED或PD一般是比PSD还要便宜，由构成零件的成本观点看来，确可降低双眼镜的成本。
特别是根据本发明的像稳定化装置，因为其中反射板的表面包括一第1区域，及对于位置侦测用的光具有比第1区域还要小的反射率的一第2区域，所以可以利用第1及第2区域间的反射特性的差异，改善受光元件的受光感度。因此，可高精度地侦测出可动维持机构的位置。
综上所述，本发明特殊结构的像稳定化装置，可由泛用性高的光学元件，构成结构简单及高精度的位置传感器。其具有上述诸多优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1是依照本发明的一较佳实施例的双眼镜的外观立体示意图。
图2是沿图1中的双眼镜的XY剖面的剖面结构示意图。
图3是图1的双眼镜的主要部分(像稳定化机构)的斜视放大示意图。
图4是图1的双眼镜的主要部分(对应高度方向的位置传感器)的斜视放大示意图。
图5是反射板的反射面的平面结构的平面放大示意图。
图6是图1的双眼镜的主要部分(地平经度方向的位置传感器)的斜视放大示意图。
图7是双眼的方块结构示意图。
图8是用以说明对应高度方向的位置传感器的回动位置侦测机构(回动角度＝0)的剖面示意图。
图9是用以说明对应高度方向的位置传感器的回动位置侦测机构(回动角度＝+θ)的剖面示意图。
图10是用以说明对应高度方向的位置传感器的回动位置侦测机构(回动角度＝-θ)的剖面示意图。
图11是用以说明反射面的结构特征及作用的示意图。
图12是图1的双眼镜的动作流程图。
图13是反射面结构的变化例的平面示意图。
图14是反射面结构的其它变形例的平面示意图。
1主体 10R、10L接目镜部11R、11L接目筒12R、12L接目镜13R、13L弯曲用棱镜20R、20L对物镜部21R、21L对物筒22R、22L对物镜30R、30L直立棱镜 40，70电路基板50像稳定化机构51外平衡环52内平衡环52K开口53、54马达60A、60E位置传感器61E、61A反射板61EM、61AM反射面61EMH高反射区域 61EML低反射区域62E，62A发光元件 63E、63A、64E、64A受光元件70A、70E陀螺仪传感器 80CPU(中央处理单元)JA、JE回动轴 BR、BL光轴D侦测光 S初期位置具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的像稳定化装置其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
首先，请参阅图1-图6所示，是说明依照本发明一实施例的像稳定化装置的构造。该像稳定化装置，可适用于例如是具备防止观察像模糊的像稳定化机构的双眼镜等的光学机器。图1是双眼镜的外观立体示意图，图2是沿图1的双眼镜的XY剖面的剖面结构，图3图6是双眼镜的要部结构放大图。在图2及图3中的BR1、BR2、BR3表示光轴。
请参阅图1所示，该双眼镜，例如在略呈正立方体状的本体1的后面上安装有接目镜部10R、10L，且在其前面上安装有对物镜部20R、20L。在该本体1的内部，如图2及图3所示，收纳着电路基板40，及像稳定化机构50，其中像稳定化机构是配置在该电路基板40的上方，且支撑着直立棱镜30R、30L。
上述的接目镜部10R，是由接目筒11R支撑着接目镜12R及弯曲用棱镜13R所构成。上述的接目镜部10L，也同样地是由接目筒11L支撑着接目镜12L及弯曲用棱镜13L所构成。弯曲用棱镜13R是用以弯曲从光轴BR1至光轴BR2的光束，弯曲用棱镜13L是用以弯曲从光轴BL1至光轴BL2的光束。接目镜部10R、10L的接目筒11R、11L，如图1及图2所示，可分别以光轴BR1、BL1为中心，沿着箭头RT回转。利用该接目筒11R、11L的回转机构，可依照双眼镜的使用者的眼宽而调整接目镜12R、12L之间的间隔。
上述的对物镜部20R，是由对物筒21R支撑对物镜22R而构成。对物镜部20L，也同样地是由对物筒21L支撑对物镜22L而构成。
在图2及图3中，虽然是简略化地示出接目镜12R、12L以及对物镜22R、22L，该接目镜12R、12L以及对物镜22R、22L实际上任一者可由多数个透镜群所构成。在此，本体1是接目筒11R、11L及对物筒21R、21L的集合体，在本发明中是以[框体]的一具体例与之对应。
上述的像稳定化机构50，主要包含内平衡环52及外平衡环51、位置传感器60E、60A，及陀螺仪传感器70E、70A。其中，内平衡环52及外平衡环51是以对于主体1可改变相对位置的方式，支撑着直立棱镜30R、30L。在此，外平衡环51及内平衡环52，在本发明中是以[可动维持机构]的一具体例与之对应。
该外平衡环51是把收容框部51W及突出框部51T一体化以构成。收容框部51W是用以收容内平衡环，而突出框部T是自该收容框部51W部分地往前方突出。该外平衡环51是利用附设在收容框部51W侧面的马达53的驱动力，以回转轴JE(第2回动轴)为中心，可朝箭头RE方向(高度方向)回动。外平衡环51的回动动作的可否(非固定(uncaging)、固定(caging))，可由未图示的固定机构随时地切换，如后所述，在非固定的状态下，可以利用静止控制让观察像呈稳定化。在突出框部51T的内面安装有电路基板70。在此，该外平衡环51在本发明中是以[第2回动构件]的一具体例与之对应。
该内平衡环52，举例而言，是在设有两个圆形开口52K的箱子内部，支撑着直立棱镜30R、30L所构成。该内平衡环52，举例而言，是利用附设在其下面的马达54的驱动力，以与回动轴JE呈直交的回动轴JA(第1回动轴)为中心，可朝箭头RA的方向(地平经度方向)回动，该回动动作的可否(固定、非固定)可随时切换。亦即，该内平衡环52可以回动轴JA为中心使直立棱镜30R、30L回动。在此，内平衡环52在本发明中是以[第1回动构件]的一具体例与之对应。
该位置传感器60E，是用以侦测出在外平衡环51的高度方向上的回动位置，其设置于外平衡环51的一端部与电路基板40之间。该位置传感器60E如图4所示，是安装在外平衡环51的下面，其包含具有曲柄(crank)状反射面61EM的反射板61E、以一定的距离与反射面61EM相隔且呈对向配置的设于电路基板40的3个元件，即发光元件62E，及夹该发光元件62E的两侧配列的一对受光元件63E、64E。该反射板61E是把从发光元件62E发出的位置侦测用光(以下称为侦测光)朝向反射面61E的两个受光元件63E、64E反射，举例而言，例如是由铝或不锈钢等的高反射性材料构成。发光元件62E是朝向反射板61E的反射面61EM发出如红外线(波长约950奈米(nm))等的侦测光，其例如是由发光二极管(LED，Light Emission Diode)所构成。受光元件63E、64E是接受由反射板61E的反射面61EM所反射出的侦测光，并输出对应反射板61E的相对位置的信号.，其例如是由光电二极管(PD，Photo Diode)构成。在该位置传感器60E中，反射板61E、发光元件62E及受光元件63E、64E的相对位置，主要是依照对于主体1的直立棱镜30R、30L的相对位置的变化而改变。在图4中，为了能很容易地看出位置传感器60E的结构，特将外平衡环51(收容框51W)的一部分切出缺口，并把反射板61E与发光元件62E及受光元件63E、64E之间的距离加大。
该反射面61EM，特别是例如以黑色的屏蔽贴带部分地覆盖，如图5所示那样，包含露出反射面61EM自体，且对侦测光的反射率高的高反射区域61EMH(第1区域)、由屏蔽贴带覆盖，且比高反射区域61EMH对侦测光的反射率较低的低反射区域61EML(第2区域)。在图5中，举例而言，高反射区域61EMH是沿着反射面61EM的外缘形成蝴蝶领结状，该高反射区域61EMH是在受光元件63E、64E的排列方向(图中的Y轴方向)中，与反射面61EM的中心分离得较开的场合。在此处，反射板61E在本发明中是以[第2反射板]的一具体例与之对应；发光元件62E在本发明中是以[第2发光元件]的一具体例与之对应；受光元件63E、64E在本发明中是以[一对的第2受光元件]的一具体例与之对应。
该位置传感器60A，是用以在内平衡环52的地平经度方向上侦测出回动位置，其设置于内平衡环52的中央部及电路基板70之间。该位置传感器60A是与位置传感器60E相同的结构，即如图6所示，其包含安装在电路基板70上的反射板61A、与该反射板61A的反射面61AM呈对向配置地安装在内平衡环52的发光元件62A，及一对受光元件63A、64A。在图6中，为了能够很容易地看出位置传感器60A的结构，特将外平衡环51的一部分(突出框51T)的一部分切出缺口，并把反射板61A与发光元件62A及受光元件63A、64A之间的距离加大。在此处，反射板61A在本发明中是以[第1反射板]的一具体例与之对应；发光元件62A在本发明中是以[第1发光元件]的一具体例与之对应；受光元件63A、64A在本发明中是以[一对的第1受光元件]的一具体例与之对应。
该陀螺仪传感器70E，是用以在外平衡环51的高度方向上侦测出角速度，如图6所示，设置于外平衡环51的突出框51T。
该陀螺仪传感器70A，是用以在内平衡环52的地平经度方向上侦测出角速度，设置于内平衡环52。
其次，请参阅图7所示说明双眼镜的方块构成图。
双眼镜主要是具备有用于控制像稳定化机构50的中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)80。在此处，CPU80在本发明中是以[控制部]的一具体例与之对应。
具体而言，CPU80是使直立棱镜30R、30L对惯性系统呈静止，以控制外平衡环51及内平衡环52。
亦即，支撑着直立棱镜30R、30L的内平衡环52主要是对主体1呈静止状态，由该内平衡环52的摇晃或振动等造成的地平经度方向上的小回动时，当利用陀螺仪传感器70A侦测出内平衡环52的地平经度方向上的角速度，CPU80则把对应该角速度的驱动信号输出至马达53。根据该些角速度，CPU80会进行一连串的控制动作，藉此，以使观察像稳定化。在此处，CPU80及陀螺仪传感器70A、70E所构成的控制机构，在本发明中是以[静止控制机构]的一具体例与之对应。
并且，在进行用车搬运等动作时，CPU80主要是使直立棱镜30R、30L追随主体1的动作，以控制外平衡环51及内平衡环52。
亦即，在支撑着直立棱镜30R、30L的内平衡环52静止于初期位置的状态时，因为使用者以车搬运的动作等造成观察方向的大变更而使双眼镜旋转，当依照该旋转动作使内平衡环52从初期位置往地平经度方向作大幅度的回动时，利用位置传感器60A侦测出内平衡环52回动后的回动位置时，CPU80便会把对应自受光元件63A、64A的输出信号的驱动信号输出到马达54。同样地，当依照使用者的旋转动作使外平衡环51往高度方向作大幅度的回动时，利用位置传感器60E侦测出外平衡环51回动后的回动位置时，CPU80便会把对应自受光元件63E、64E的输出信号的驱动信号输出到马达53。根据该些回动位置，CPU80会进行一连串的控制动作，藉此，可防止观察像的漂移。在此处，CPU80及位置传感器60A所构成的控制机构，在本发明中是以[第1追随控制机构]的一具体例与之对应；CPU80及位置传感器60E所构成的控制机构，在本发明中是以[第2追随控制机构]的一具体例与之对应。
其次，请参阅图8-图10所示，说明位置传感器60e的外平衡环51的回动位置侦测机构(mechanism)。在图8-图10中，任一图皆是沿图4的位置传感器60E的YZ面的剖面结构。
在该位置传感器60E中，当固定状态的外平衡环51静止于初期位置S时，例如，使反射板61E呈水平静止时，如图8所示，受光元件63E与反射面61EM之间的距离，及受光元件64E与反射面61EM之间的距离彼此相等。在此场合，当从发光元件62E发出侦测光D时，该侦测光D是被约略均等地朝向反射面61EM的受光元件63E、64E反射，所以受光元件63E、64E的受光量彼此约略相等。
当在使用双眼镜而稼动像稳定化机构50时，外平衡环51便往非固定状态进行。在此状态中，根据使用者的旋转动作，把外平衡环51从初期位置S沿箭头RE朝上方仅回动+θ角度时，如图9所示，因为反射板61E是依照外平衡环51的回动动作往左上方倾斜，所以受光元件63E与反射面61EM之间的距离，是比受光元件64E与反射面61EM之间的距离还要大。以此方式，侦测光D的反射范围是靠近受光元件63E移位(shift)，受光元件63E的受光量是比受光元件64E的受光量还要大，所以，根据该些受光元件63E、6 4E间的受光量差异(主体1与外平衡环51的相对位置的变化)，可侦测出仅朝上回动+θ角度的外平衡环51的回动位置。
另一方面，当外平衡环51从初期位置S沿箭头RE朝下方仅回动-θ角度时，如图10所示，因为反射板61E是往右上方倾斜，所以与图9所示的场合相反，受光元件63E与反射面61EM之间的距离，是比受光元件64E与反射面61EM之间的距离还要小。以此方式，侦测光D的反射范围是靠近受光元件64E移位(shift)，受光元件63E的受光量是比受光元件64E的受光量还要小，所以，根据该些受光元件63E、64E间的受光量差异，可侦测出仅朝下回动-θ角度的外平衡环51的回动位置。
并且，位置传感器60A的内平衡环52回动位置侦测机构，是与上述的位置传感器60E的外平衡环51的回动位置侦测机构相同，因而在此省略详细的说明。在此场合，利用CPU80，可根据受光元件63A、64A间的受光量差异(外平衡环51与内平衡环52的相对位置的变化)，侦测出内平衡环52的回动位置。
其次，请参阅图6及图8-图11所示，说明关于反射面61EM的结构特征及作用。图11是用以说明关于受光元件63E的受光感度的优点，[横轴]是反射板61E的倾斜角度(-θ，0，+θ)，[纵轴]是表示依各受光量的受光元件63E的输出值。图中分别是直线11A未设于反射面61EM的低反射区域61EML的场合，及直线11B设于低反射区域61EML的场合。
当考量到反射面61EM的侦测光D的反射光点(spot，对反射面61EM的侦测光R的照射光点)时，反射光点的位置及大小是依反射板61E的倾斜而变化。在此场合，如图5所示，反射面61EM包含有对侦测光D呈高反射特性的高反射区域61EMH，及呈低反射特性的低反射区域61EML。反射光点内低反射区域61EML对高反射区域61EMH的占有比率若因反射板61E的倾斜而变化时，低反射区域61EML的占有区域小者其受光元件63E的受光会增加，反之，低反射区域61EML的占有区域大者其受光元件63E的受光量会减少。亦即，当比较因低反射区域61EML的有无造成的受光元件63E的输出值时，如图11所示，比起在反射面61EM未设低反射区域61EML的场合(直线11A)，设有低反射区域61EML的场合(直线11B)，关于受光元件63E的输出值，其变化梯度较大。以此方式，受光元件63E，可把反射板61E的微小倾斜当作大的受光量变化而侦测出。当然，上述有关于受光元件63E的优点，其它的受光元件64E、63A、64A也同样具有。
其次，请参阅图12所示来说明双眼镜的动作。图12是双眼镜的动作流程。并且，在以下的描述中，将谈及双眼镜的动作中，根据外平衡环51而进行的像稳定化功能及漂移防止功能的一连串的控制动作。
在该双眼镜中，在CPU80的控制下，为了达成外平衡环51的像稳定化功能，进行<速度控制>，且为了达成漂移防止功能，进行<位置控制>。
作为速度控制，由使用者运转(稼动)双眼镜的像稳定化机构50，外平衡环51是从固定状态往非固定状态进行，首先，根据从陀螺仪传感器70输出的输出信号，侦测出外平衡环51的高度方向的角速度A(步骤S101)。
接着，判定侦测出的角速度A是否为0(步骤S102)。当角速度A为0以外的场合时(A≠0，步骤S102N)，当判断出因摇晃或振动等造成外平衡环51在高度方向上有小回动时，便把对应该角速度A的驱动信号输出到马达53(步骤S103)。利用该马达53的驱动力，供给往外平衡环51的回动方向相反的力矩，所以可把外平衡环51控制成对惯性系统呈静止。以此方式，可防止高度方向上的观察像的模糊，可使观察像稳定化。
并且根据角速度A进行判定时(步骤S102)，当角速度A为0的场合(A＝0；步骤S102Y)，当判断出并未因为摇晃或振动等造成外平衡环51回动时，便回复到角速度A的侦测动作(步骤S101)。
另一方面，作为位置控制，当外平衡环51呈被固定的状态时，首先，根据由位置传感器60E而来的输出信号，侦测出外平衡环51的初期位置(步骤S201)。亦即，在侦测出受光元件63E的受光量P01及受光元件64E的受光量P02之后，计算该两个受光元件63E、64E间的受光量的差分(初期差分)ΔP0(ΔP0＝P02-P01)。
接着，当外平衡环51为非固定之后，侦测外平衡环51的现在位置(步骤S202)。亦即，在侦测出受光元件63E的受光量P1及受光元件64E的受光量P2之后，计算该两个受光元件63E、64E间的受光量的差分(现在差分)ΔP(ΔP＝P2-P1)。
接着，例如使用者用完双眼镜，而使像稳定化机构50停止，藉由便判定外平衡环51是否移行至固定状态(步骤S203)。若外平衡环51未移行至固定状态，而仍呈非固定状态时(步骤S203N)，则判定现在差分ΔP是否与初期差分ΔP0相等(步骤S204)。若判定出现在差分ΔP与初期差分ΔP0不相等的场合(ΔP≠ΔP0；步骤S2 04N)时，便判断依使用者的双眼镜旋回动作而对外平衡环51的高度方向作大幅回动，并把对应现在差分ΔP的驱动信号输出马达53(步骤S205)。以此方式，受光元件63E的受光量P1就变成初期的受光量P01，且受光元件64E的受光量P2就变成初期的受光量P02，以此方式强制地使外平衡环51朝逆方向回动，并追随使用者的旋回动作控制外平衡环51，所以可以防止高度方向上观察像的漂移。
又，当在进行移动至固定状态的判定时(步骤S203)，若外平衡环51移行至固定状态时(步骤S203Y)，便回复到外平衡环51.的初期位置侦测动作(步骤S201)。又，当在进行现在差分ΔP与初期差分ΔP0比较的场合(步骤S204)时，当现在差分ΔP与初期差分ΔP0相等时(步骤S204Y)时，当判断外平衡环52未回动时，则回复外平衡环51的现在位置侦测动作(步骤S202)。
并且，上述的根据外平衡环51的像稳定化功能相关的速度控制及漂移防止机构相关的位置控制动作，是与内平衡环52相同，因而省略其说明。
如上述说明的那样，在本实施例的双眼镜中，用以侦测出外平衡环51的高度方向上的回动位置的位置传感器60E的光学系统，是如图4所示，包含由LED构成的发光元件62E、由PD构成的一对受光元件63E、64E，所以本光学系统与现有习知由PSD构成者不同，本光学系统可由LED或PD等泛用性高的光学元件构成位置传感器60E。以此方式，不需获得满足所需特性的PSD，可由简单的构造组成高精度的位置传感器，调整作业也很容易。并且，LED或PD一般是比PSD还要便宜，由构成零件的成本观点看来，确可降低双眼镜的成本。
特别是在本实施例中，如图5所示，在反射板61E的反射面61EM上设有高反射区域61EMH及低反射区域61EML，所以，参照图11所说明的那样，利用反射板61E的微小倾斜便能侦测出大的受光量的变化。因此，可改善受光元件63E、64E的受光感度，可高精度地侦测出外平衡环51的回动位置。
又，关于上述的位置传感器60E的作用及效果，位置传感器60A也可获致同样的作用及效果。
以上虽然例举了实施例来说明本发明，但本发明并不限于上述的实施例，而仍可有种种的变化。具体而言，在上述实施例中，关于位置传感器60E是如图4所示，在夹发光元件62E的两侧设有两个受光元件63E、64E，但并不限定于此，只要能够接受反射板61E的反射面61EM所反射的侦测光，可自由地变更受光元件的设置个数。并且，在发光元件62E的两侧上分别设有两个以上的受光元件时，为了使侦测出的受光条件相等，较佳的是，在一边侧及另边侧设置的受光元件的个数相互一致。即使在此场合，也不限定不使用低泛用性的光学元件，与上述实施例同样地使用高泛用性的光学元件组成位置传感器60E亦可。
又，在本实施例中，关于位置传感器60E，虽是如图4所示那样，把反射板61E安装至外平衡环51上，在电路基板40上设发光元件62E及受光元件63E、64E，但并不限定于此，把发光元件62E及受光元件63E、64E安装在外平衡环51上，并把反射板61E安装至电路基板40亦可。即使是在此场合，因为反射板61E所反射的侦测光可由受光元件63E、64E受光，所以与上述实施例同样地可侦测出外平衡环51的回动位置。
并且，在本实施例中，关于反射板61E，虽然因为在反射面61EM设有低反射区域61EML，而由黑色的屏蔽贴带部分地覆盖住反射面61EM，但并不限定于此，只要能获得比反射面61EM的露出区域(高反射区域61EMH)还要低的反射率，可自由地变更低反射区域61EML的形成手法。具体而言，例如涂布或印刷黑色涂料，或者是贴附与黑色的屏蔽贴带具同样低反射性的薄片或板子，藉此，在反射面61EM上设低反射区域61EML亦可。即使在此场合，也与上述实施例同样地可改善受光元件63E、64E的受光感度。
又，在本实施例中，关于反射面61EM，如图5所示，在受光元件63E、64E的排列方向上(图中的Y轴方向)，虽然高反射区域61EMH是大幅远离反射面61EM的中心，但并不限定于此，高反射区域61EMH及低反射区域61EML的配置图案，可依反射面61EM的反射光点直径等的条件而自由地变更。具体而言，例如如图13所示，高反射区域61EMH是沿反射面61EM的外缘形成菱形状，该高反射区域61EMH是沿受光元件63E、64E的排列方向(图中的Y轴方向)小幅远离反射面61EM的中心亦可。并且，如图14所示，把图13所示的菱形状的高反射区域61EMH缩至受光元件63E、64E的排列方向的直交方向(图中的X轴方向)上，更将该菱形区域，在反射面61EM的中央部上，与朝上述直交方向延伸的矩形区域合成，而全体略呈十字状，以此构成高反射区域61EMH亦可。在图13及图14所示的任一场合中，皆可得与图5所示场合约略相同的效果。
并且，关于上述位置传感器60E的变化内容，也可适用于位置传感器60A。特别是，反射板61E、发光元件62E及受光元件63E、64E的配设位置的替换场合，关于位置传感器60A，可把反射板61A安装至内平衡环52，把发光元件62A及受光元件63A、64A设于电路基板70上。
又，在上述实施例中，虽然设有对应高度方向的位置传感器60E及对应地平经度方向的位置传感器60A两者，但并不限定于此，仅设任一方的位置传感器亦可。
并且，例如，在上述实施例中，虽然说明了本发明的像稳定化装置适用于双眼镜的场合，但并不限定于此，也可适用于单眼镜。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种像稳定化装置，适用于一光学机器，该光学机器具备有由框体所支撑的一对物镜及一接目镜、配置于该对物镜及该接目镜之间的一直立棱镜，其特征在于该像稳定化装置包括一可动维持机构，相对于该框体维持该棱镜，使该棱镜可对该框体变更相对位置；一静止控制机构，控制该可动维持机构，使该直立棱镜对一惯性系统呈静止状态；以及一追随控制机构，控制该可动维持机构，使该直立棱镜追随该框体的运动，其中，该追随控制机构包括一反射板，一发光元件，与该反射板呈对面配置，且面向该反射板发光位置侦测用的光，一对受光元件，配置于夹该发光元件的两侧，接收由该反射板所反射的该位置侦测用的光，并输出对应该反射板的相对位置的一信号，一控制部，根据该对受光元件所输出的信号，控制该可动维持机构的姿势，并且该反射板、该发光元件及该受光元件的相对位置，是依该直立棱镜相对于该框体的相对位置的变化而改变。
2.根据权利要求1所述的像稳定化装置，其特征在于其中所述的可动维持机构包括一第1回动构件，支撑该直立棱镜，使该直立棱镜能够以一第1回动轴为中心而回动；以及一第2回动构件，支撑该直立棱镜，使该直立棱镜能够以与该第1回动轴呈直交的一第2回动轴为中心而回动，其中，该追随控制机构包括一第1追随控制机构，包括一第1反射板、一第1发光元件及一对第1受光元件，并根据该第1回动构件与该第2回动构件的相对位置的变化而控制该第1回动构件；一第2追随控制机构，包括一第2反射板、一第2发光元件及一对第2受光元件，并根据该框体与该第2回动构件的相对位置的变化而控制该第2回动构件。
3.根据权利要求1或2所述的像稳定化装置，其特征在于其中所述的反射板的表面包括一第1区域，以及对于该位置侦测用的光具有比该第1区域还要小的反射率的一第2区域。
全文摘要
本发明是关于一种像稳定化装置，采用泛用性高的光学元件，可由简单的构造组成高精度的位置传感器。该位置传感器包括安装于外平衡环51的反射板61E，及由设于电路基板40上的LED(发光二极管)所构成的发光元件及一对受光元件63E、64E。当发光元件62E所发出的侦测光被反射板61E反射时，该反射光由受光元件63E、64E所受光，因而可根据受光元件63E、64E之间的受光量差异，侦测出外平衡环的高度方向上(箭头RE的方向)的回动位置。并且本光学系统与习知由PSD构成者不同，本光学系统是利用泛用性高的光学元件，可由简单的构造组成高精度的位置传感器60E。
文档编号G03B17/00GK1651964SQ20041000311
公开日2005年8月10日 申请日期2004年2月4日 优先权日2004年2月4日
发明者野口泰裕, 山口广之, 石岛俊久, 永田浩一 申请人:富士能株式会社