DE102004026509A1

DE102004026509A1 - Vorrichtung zum Einstellen des Abstandes von optischen Achsen von Okularen in einem binokularen optischen Gerät, insbesondere einem Fernglas oder einem Mikroskop

Info

Publication number: DE102004026509A1
Application number: DE200410026509
Authority: DE
Inventors: Reiner Geller; Mario Moll
Original assignee: Hensoldt AG Wetzlar; M Hensoldt and Soehne Optische Werke AG
Current assignee: Carl Zeiss Sports Optics GmbH
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2005-12-15

Abstract

Eine Vorrichtung dient zum Einstellen des Abstandes von ersten optischen Achsen (21R, 21L) von Okularen (20R, 20L) in einem binokularen optischen Gerät, in dem die Okulare (20R, 20L) erste optische Achsen (21R, 21L) und Objektive (14R, 14L) zweite optische Achsen (16R, 16L) definieren, insbesondere in einem Fernglas (10). Es ist ein Gehäuse (12) vorgesehen, in dem die Okulare (20R, 20L) quer zu den zweiten optischen Achsen (16R, 16L) bewegbar gelagert sind. Ein Spindelgetriebe (34; 50) dient zum Bewegen der Okulare (20R, 20L). Die Okulare (20R, 20L) sind um parallel zu den ersten optischen Achsen (21R, 21L) verlaufende Drehachsen (24R, 24L) verschwenkbar, derart, dass die ersten optischen Achsen (21R, 21L) sich entlang von Kreisbahnen (64R, 64L) bewegen. Die Verschwenkbewegung beider Okulare (20R, 20L) ist von einer gemeinsamen Gewindespindel (34) abgeleitet (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen des Abstandes von ersten optischen Achsen von Okularen in einem binokularen optischen Gerät, in dem die Okulare erste optische Achsen und Objektive zweite optische Achsen definieren, mit einem Gehäuse, in dem die Okulare quer zu den zweiten optischen Achsen bewegbar gelagert sind, und mit einem Spindelgetriebe zum Bewegen der Okulare.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Fernglas und auf ein Mikroskop mit einer derartigen Vorrichtung.

Eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist aus der US 4,284,325 bekannt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf binokulare optische Geräte, also z.B. Ferngläser, Mikroskope und dgl., bei denen für jedes Auge ein gesonderter Tubus vorgesehen ist. Wenn im folgenden die Erfindung der Einfachheit halber anhand eines Fernglases erläutert wird, so stellt dies also keine Beschränkung dar.

Bei Ferngläsern wird der Abstand zwischen den optischen Achsen der Okulare, der sogenannte Pupillenabstand meist durch Verschwenken der beiden Fernglashälften oder Tuben um eine mittig zwischen den Tuben liegende Achse eingestellt. Eine solche Anordnung wird als Knickbrücke bezeichnet.

Bei modernen Ferngläsern und anderen binokularen optischen Geräten wird gewünscht, zusätzliche Elemente zu integrieren, beispielsweise einen Autofocus, eine Vorrichtung zur Kompensation von Zitterbewegungen, einen Kompass, eine Nivelliereinrichtung oder Vorrichtungen zum Einblenden von Daten in das Sichtfeld. Diese Zusatzelemente sind zweckmäßigerweise zwischen den Tuben anzuordnen, so dass eine Knickbrücke aufgrund des dort bestehenden Platzmangels stören würde.

Es sind zwar schon Alternativen zu Knickbrücken vorgeschlagen worden, beispielsweise Gestänge ( US 3,814,496 ; US 4,013,340 ), Spindeltriebe ( US 2,845,842 ) oder motorische Antriebe ( US 5,572,361 ), diese Anordnungen benötigen jedoch entweder ebenfalls einen erheblichen Einbauraum oder sie sind kompliziert und teuer.

Bei manchen optischen Geräten der hier interessierenden Art werden Okulare und Objektive verwendet, die miteinander optisch über sog. Porro-Prismen verbunden und deren optische Achsen daher seitlich zueinander versetzt sind. In diesen Fällen wird der Pupillenabstand durch Verschwenken der Prismen um die optischen Achsen der Objektive eingestellt. Dies geschieht üblicherweise in einer Knickbrücke symmetrisch zur Mittelachse des Gerätes, indem ein entsprechendes Zahnradgetriebe in der Knickbrücke verwendet wird, das die Bewegungen der beiden Prismen miteinander koppelt. Dabei werden auch Betätigungsknöpfe, meist Rändelräder, verwendet.

Die eingangs genannte US 4,284,325 beschreibt eine Vorrichtung zum Einstellen des Pupillenabstandes bei einem binokularen Fernglas. Die beiden Tuben des Fernglases sind in einem Gehäuse quer zu ihren optischen Achsen verschiebbar gelagert. An zwei axial voneinander beabstandeten Positionen sind die Tubengehäuse mit fest eingebauten Gewindemuttern versehen. An den beiden Positionen ist jeweils eine quer zu den optischen Achsen verlaufende Stange vorgesehen, deren Enden mit zueinander gegenläufigen Gewindeabschnitten versehen sind, die jeweils in die Gewindemuttern eingreifen. Beide Stangen sind mit einer Verzahnung versehen. Eine parallel zu den optischen Achsen verlaufende Betätigungsstange ist mit zwei Schneckenabschnitten versehen, die in die Verzahnungen eingreifen. An einem freien Ende der Betätigungsstange ist ein Betätigungsknopf befestigt. Wird der Betätigungsknopf verdreht, dreht sich auch die Betätigungsstange. Dann kämmen die Schneckenabschnitte mit den Verzahnungen und die Stangen drehen sich. Aufgrund der sich in den Gewindemuttern drehenden gegenläufigen Gewindeabschnitte werden die Tubengehäuse folglich seitlich zueinander verschoben und zwar je nach Drehrichtung des Betätigungsknopfes aufeinander zu oder voneinander weg.

Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass sie sehr aufwendig in der Konstruktion ist. Die Verwendung von Schneckengetrieben ist darüber hinaus problematisch, weil diese für eine einwandfreie Funktion aufwendig hergestellt werden müssen und daher entsprechend teuer sind. Die gewählte Konstruktion neigt auch zum Verkanten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass diese Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll eine Konstruktion zur Verfügung gestellt werden, die bei einfachen Bewegungsabläufen zuverlässig arbeitet und mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann. Dabei soll die Konstruktion raumsparend sein, so dass Einbauraum für zusätzliche Elemente geschaffen wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Okulare um parallel zu den ersten optischen Achsen verlaufende Drehachsen verschwenkbar sind, derart, dass die ersten optischen Achsen sich entlang von Kreisbahnen bewegen, und dass die Verschwenkbewegung beider Okulare von einer gemeinsamen Gewindespindel abgeleitet ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird damit vollkommen gelöst.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Schwenkbewegung der Okulare, ggf. zusammen mit Prismen, ist nämlich technisch einfacher zu beherrschen als eine seitliche Linearbewegung und sie neigt weit weniger zum Verkanten als diese. Dadurch, dass die gemeinsame Verschwenkbewegung von einer einzigen gemeinsamen Gewindespindel abgeleitet wird, ergibt sich ein Minimum an Bauteilen. Dabei wird auf Schneckengetriebe vollständig verzichtet. Die Funktionalität herkömmlicher Knickbrücken wird dadurch ersetzt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Gewindespindel im wesentlichen quer zu den Drehachsen und quer zu den ersten optischen Achsen der Okulare angeordnet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine besonders kompakte Bauweise entsteht, die mit wenigen Bauteilen auskommt.

Weiterhin ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die Okulare an um die Drehachsen verschwenkbaren Drehelementen befestigt und die Drehelemente an einer auf der Gewindespindel laufenden Spindelmutter angelenkt sind.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Drehlagerung der Okulare bzw. von damit verbundenen Prismen durch entsprechende Auslegung der Drehelemente besonders präzise und leichtgängig gestaltet werden kann.

Bei dieser Variante der Erfindung ist ferner besonders bevorzugt, wenn die Drehelemente jeweils einen zu den Drehachsen radial verlaufende Mitnehmer aufweisen, dessen freies Ende an der Spindelmutter angelenkt ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Verschwenkbewegung über den Hebelarm der Mitnehmer mit geringem Kraftaufwand erfolgen kann. Die Verwendung von Mitnehmern ermöglicht auch eine materialsparende Bauweise sowie eine optimale Anbindung der verschwenkten Elemente an die Spindelmutter.

Bei einer weiteren Fortbildung dieser Variante der Erfindung ist die Spindelmutter mit Kulissen versehen, in die mit den Drehelementen verbundene Zapfen eingreifen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die erwähnte Anbindung in konstruktiv besonders einfacher Weise gelöst wird, die auch einen einfachen Zusammenbau der Vorrichtung gestattet.

Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kulissen als Schlitze ausgebildet sind, die sich im wesentlichen radial zur Gewindespindel erstrecken.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Gewindespindel drehbar und axial fest an dem Gehäuse gelagert.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Kinematik der Verstelleinrichtung definiert und in der einfachst möglichen Weise realisiert ist.

Hierbei ist besonders bevorzugt, wenn in an sich bekannter Weise die Gewindespindel mittels eines an dem Gehäuse gelagerten Drehknopfes manuell betätigbar ist.

Dabei ist weiter bevorzugt, wenn der Drehknopf im wesentlichen in der Mitte zwischen den ersten optischen Achsen angeordnet ist und zwar vorzugsweise entweder auf der Unterseite oder auf der Oberseite des Gehäuses.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das optische Gerät bei der Einstellung des Pupillenabstandes vollständig mit einer Hand gehalten werden kann, wobei der Daumen der Hand von unten die Einstellung besorgt.

Bei Ausführungsformen der Erfindung ist das Gewinde zwischen Gewindespindel und Spindelmutter selbsthemmend ausgebildet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass der Abstand zwischen den Okularen sich nach der Einstellung durch den Benutzer nicht mehr versehentlich selbst verstellen kann.

Schließlich wird die Erfindung bevorzugt bei optischen Geräten eingesetzt, insbesondere bei Fernrohren, bei denen die Okulare über Prismen optisch mit den Objektiven gekoppelt sind, wobei die Drehachsen mit den zweiten optischen Achsen zusammenfallen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematisierte Vorderansicht eines Fernglases in einer ersten Betriebsstellung; und
2 eine schematisierte Vorderansicht des Fernglases gemäß 1, jedoch in einer zweiten Betriebsstellung.
In 1 bezeichnet 10 als ganzes ein Fernglas, das hier stellvertretend für binokulare optische Geräte unterschiedlicher Art erläutert wird.
Das Fernglas 10 weist ein nur schematisch angedeutetes Gehäuse 12 auf. Mit 14R und 14L sind das rechte bzw. das linke Objektiv des Fernglases 10 angedeutet und mit 16R, 16L deren optische Achsen.
Das Fernglas 10 ist mit Okularen 20R, 20L versehen, deren Achsen mit 21R, 21L bezeichnet sind. Diese Achsen 21R, 21L verlaufen parallel zu und jeweils im seitlichen Abstand von den optischen Achsen 16R, 16L der Objektive 14R, 14L. Die Okulare 20R, 20L sind, zusammen mit nicht-dargestellten Porro-Prismen, an Drehelementen 22R, 22L befestigt, deren Drehachsen mit 24R, 24L bezeichnet sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel fallen die Drehachsen 24R, 24L mit den optischen Achsen 16R, 16L der Objektive 14R, 14L zusammen. Die Drehelemente 22R, 22L sind in nicht dargestellter Weise am Gehäuse 12 drehbar gelagert.
Die Drehelemente 22R, 22L sind mit Mitnehmern 26R, 26L versehen, die sich im wesentlichen radial zu den Drehachsen 24R, 24L erstrecken. Die Mitnehmer 26R, 26L tragen an ihren freien Enden Zapfen 28R, 28L, die parallel zu den Drehachsen 24R, 24L ausgerichtet sind.
Um den Abstand der optischen Achsen 21R, 21L der Okulare 20R, 20L zueinander zu verstellen, der in 1 mit d₁ bezeichnet ist, dient ein Getriebe, das nachstehend erläutert wird:
An dem Gehäuse 12 sind Lagerböcke 30 und 32 für eine Gewindespindel 34 befestigt. Die Gewindespindel definiert eine Achse 36, die im wesentlichen quer zu und vorzugsweise in der Mitte zwischen den optischen Achsen 16R, 16L der Objektive 14R, 14L und damit auch den optischen Achsen 21R, 21L der Okulare 20R, 20L verläuft.
Die Gewindespindel 34 weist einen vorderen Abschnitt 38 mit einer radialen Schulter 39 auf. Am freien Ende des vorderen Abschnitts 38 ist ein Drehknopf 40 befestigt, mit dem die Gewindespindel 34 um die Achse 36 drehbar ist, wie mit einem Pfeil 41 angedeutet. An den vorderen Abschnitt 38 schließt sich ein Gewindeabschnitt 42 sowie ein hinterer Abschnitt 44 an. Die Gewindespindel 34 ist mit der radialen Schulter 39 am vorderen Lagerbock 30 sowie mit dem hinteren Abschnitt 46 an dem hinteren Lagerbock 32 drehbar, jedoch axial fest gelagert.
Auf dem Gewindeabschnitt 42 läuft eine Spindelmutter 50, wobei das Gewinde zwischen diesen Elementen 42, 50 selbsthemmend ausgebildet ist. Die Spindelmutter 50 ragt radial nach beiden Seiten vor und ist dort mit jeweils einer Kulisse 52R, 52L, vorzugsweise in Gestalt eines radialen Schlitzes versehen. Die Zapfen 28R, 28L greifen formschlüssig in die Kulissen 52R, 52L und sind dort radial gleitend geführt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:
In der Betriebsstellung gemäß 1 ist die Vorrichtung auf einen Pupillenabstand d_l eingestellt. Wenn der Benutzer des Fernglases 10 den Pupillenabstand 10 vergrößern möchte, fasst er das Fernglas 10 vorzugsweise seitlich mit einer Hand oder von beiden Seiten mit zwei Händen. Dann liegt der Betätigungsknopf 40 unten. Der Benutzer kann dann den Betätigungsknopf 40 mit einem Daumen drehen.
Ein Verdrehen des Betätigungsknopfes 40 bewirkt eine Drehung der für das Verschwenken beider Okulare 20R, 20L gemeinsamen Gewindespindel 34. Da diese axial fest gelagert ist, läuft die Spindelmutter 50 bei entsprechender Drehrichtung des Betätigungsknopfes 40 in 1 nach unten, wie dort mit Pfeilen 60 angedeutet, bis die in 2 dargestellte untere Betriebsstellung erreicht ist, in der entsprechende, bewegte Elemente durch Hinzufügung eines Apostrophs zum Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Die Spindelmutter 50 nimmt auf ihrem Wege die in den Kulissen 52R, 52L geführten Zapfen 28R, 28L nach unten mit. Dadurch werden die Drehelemente 22R, 22L gegensinnig um ihre Drehachsen 24R, 24L verdreht, wie mit Pfeilen 62R (Gegenuhrzeigersinn) und 62L (Uhrzeigersinn) angedeutet. Die mit den Drehelementen 22R, 22L fest verbundenen Okulare 20R, 20L gehen bei dieser Drehbewegung mit. Ihre optischen Achsen 21R, 21L bewegen sich folg lich entlang von Kreisbahnen, die in 1 bei 64R, 64L eingezeichnet sind. Die Drehbewegung hat eine Komponente in seitlicher Richtung, mit der Folge, dass sich der Pupillenabstand von d₁ (1) nach d₂ (2) verkleinert.

Claims

Vorrichtung zum Einstellen des Abstandes von ersten optischen Achsen (21R, 21L) von Okularen (20R, 20L) in einem binokularen optischen Gerät, in dem die Okulare (20R, 20L) erste optische Achsen (21R, 21L) und Objektive (14R, 14L) zweite optische Achsen (16R, 16L) definieren, mit einem Gehäuse (12), in dem die Okulare (20R, 20L) quer zu den zweiten optischen Achsen (16R, 16L) bewegbar gelagert sind, und mit einem Spindelgetriebe (34; 50) zum Bewegen der Okulare (20R, 20L), dadurch gekennzeichnet, dass die Okulare (20R, 20L) um parallel zu den ersten optischen Achsen (21R, 21L) verlaufende Drehachsen (24R, 24L) verschwenkbar sind, derart, dass die ersten optischen Achsen (21R, 21L) sich entlang von Kreisbahnen (64R, 64L) bewegen, und dass die Verschwenkbewegung beider Okulare (20R, 20L) von einer gemeinsamen Gewindespindel (34) abgeleitet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (34) im wesentlichen quer zu den Drehachsen (24R, 24L) und quer zu den ersten optischen Achsen (21R, 21L) der Okulare (20R, 20L) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Okulare (20R, 20L) an um die Drehachsen (24R, 24L) verschwenkbaren Drehelementen (22R, 22L) befestigt sind, und dass die Drehelemente (22R, 22L) an einer auf der Gewindespindel (34) laufenden Spindelmutter (50) angelenkt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehelemente (22R, 22L) jeweils einen zu den Drehachsen (24R, 24L) radial verlaufende Mitnehmer (26R, 26L) aufweisen, dessen freies Ende an der Spindelmutter (50) angelenkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (50) mit Kulissen (52R, 52L) versehen ist, in die mit den Drehelementen (22R, 22L) verbundene Zapfen (28R, 28L) eingreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissen (52R, 52L) als Schlitze ausgebildet sind, die sich im wesentlichen radial zur Gewindespindel (34) erstrecken.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (34) drehbar und axial fest an dem Gehäuse (12) gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (34) mittels eines an dem Gehäuse (12) gelagerten Drehknopfes (40) betätigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (34) mittels des Drehknopfes (40) direkt betätigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel mittels des Drehknopfes indirekt betätigbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehknopf (40) im wesentlichen in der Mitte zwischen den ersten optischen Achsen (21R, 21L) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehknopf (40) auf der Unterseite des Gehäuses (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehknopf auf der Oberseite des Gehäuses angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde zwischen Gewindespindel (34) und Spindelmutter (50) selbsthemmend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Okulare (20R, 20L) über Prismen optisch mit den Objektiven (14R, 14L) gekoppelt sind, und dass die Drehachsen (24R, 24L) mit den zweiten optischen Achsen (16R, 16L) zusammenfallen.
Binokulares Fernglas, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Einstellen des Pupillenabstandes mit einer Vorrichtung ge mäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 versehen ist.
Mikroskop, dadurch gekennzeichnet, dass es zum Einstellen des Pupillenabstandes mit einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 versehen ist.