DE102005005803A1

DE102005005803A1 - Digitales Okularmodul

Info

Publication number: DE102005005803A1
Application number: DE102005005803A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr. Becker
Original assignee: Hensoldt AG Wetzlar; M Hensoldt and Soehne Optische Werke AG
Current assignee: Carl Zeiss Sports Optics GmbH
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2006-08-10
Also published as: US20080151090A1; EP1847128A2; WO2006084497A2; WO2006084497A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Okularmodul (2) für ein optisches Beobachtungsinstrument (1) mit wenigstens: DOLLAR A - einem digitalen Bildsensor (4) zur Erfassung von Bildern in einer Zwischenbildebene des optischen Beobachtungsinstruments (1); DOLLAR A - einer Verbindung (5) zur Weiterleitung der erfassten bildbezogenen Datensignale an wenigstens ein externes Gerät (3); DOLLAR A - einer integrierten Bildwiedergabeeinrichtung (6) zur Anzeige der von dem Bildsensor (4) erfassten Bilder; DOLLAR A - einer elektronischen Steuerungseinrichtung (9) zum Ansteuern des Bildsensors (4) und zum Auslesen der bildbezogenen Datensignale aus dem Bildsensor (4) in die digitale Verbindung (5) und die integrierte Bildwiedergabeeinrichtung (6); und DOLLAR A - einer Betrachtungsoptik (7) zum Einsehen der Bildwiedergabeeinrichtung (6) durch einen Benutzer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Okularmodul für ein optisches Beobachtungsinstrument. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein monokulares oder binokulares optisches Beobachtungsinstrument.

Häufig soll die Bildinformation eines Teleskops bei der Beobachtung von Objekten an eine andere Stelle übertragen bzw. mehreren weiteren Personen zugänglich gemacht werden. Dazu ist bekannt, das Okular des Teleskops durch ein anderes Modul auszutauschen, welches beispielsweise eine Videokamera enthält, die die Bildinformationen des Teleskops erfasst, in ein Videosignal überführt und dieses über eine Kabel- oder Funkverbindung an sonstige Geräte (TV, Monitore, PCs oder dergleichen) weiterleitet.

Der Einsatz derartiger externer Bildwiedergabegeräte hat jedoch den Nachteil, dass am Teleskop selbst oft keine ausreichende Möglichkeit mehr besteht, das Bild zu betrachten. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich das Bildwiedergabegerät an einer anderen oder einer verdeckten Position befindet. Dadurch kann kein erneutes Anpeilen des Ziels mittels des Teleskops bzw. auch keine Korrektur durchgeführt werden.

Bei der Verwendung von LCD- oder TFT-Monitoren als externe Wiedergabegeräte besteht zudem das Problem, dass bei hellem Sonnenlicht oder bei ungünstigem Blickwinkel auf dem Bildschirm nur wenig erkannt werden kann, was dazu führt, dass auch bei einem einsehbaren Bildschirm ein Anpeilen des Ziels mittels des Teleskops nur schwer möglich ist. Des weiteren haben Videokameras oft schlechte Bildauflösungen und eine beschränkte Speicherkapazität.

In der DE 295 15 553 U1 ist eine optische Bilddarstellungseinrichtung mit einem mindestens ein Objektiv und mindestens ein Okular aufweisenden optischen Beobachtungsinstrument, einer einen Bildaufnehmer aufweisenden Bildaufnehmereinrichtung und einer daran angeschlossenen Anzeigeeinrichtung, beschrieben. Die Bildaufnehmereinrichtung wird anstelle des Auges vor dem Okular positioniert.

Die US 2002/0171924 A1 zeigt ein Teleskop mit einem über Verbindungsmittel angeschlossenen Kamera-Okular, welches über ein Datenkabel mit einem Computersystem verbunden ist. Dabei werden die vom Teleskop aufgenommenen Bilder an einem Monitor des Computersystems angezeigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Okularmodul und ein optisches Beobachtungsinstrument zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeiden, insbesondere eine Positionierung des optischen Beobachtungsinstruments zur Zielanpeilung bei gleichzeitiger Übertragung von bildbezogenen Daten ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Okularmodul gemäß Anspruch 1 und Anspruch 10 gelöst. Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein monokulares oder binokulares optisches Beobachtungsinstrument gemäß Anspruch 14 gelöst.

Dadurch dass das Okularmodul zusätzlich zu dem digitalen Bildsensor eine integrierte Bildwiedergabeeinrichtung zur Anzeige der vom Bildsensor aufgenommenen Bilder bzw. Raumbereiche bzw. Sehwinkel aufweist, welche durch eine Betrachtungsoptik bzw. ein Okular betrachtet werden kann, ist eine Positionierung des optischen Beobachtungsinstruments zur Zielanpeilung bei gleichzeitiger Übertragung von bildbezogenen Datensignalen an das externe Gerät (z. B. Notebook, PC, TV oder dergleichen) in einfacher und vorteilhafter Weise möglich. Die integrierte Bildwiedergabeeinrichtung ermöglicht die Betrachtung der aufgenommenen Bilder auch bei hellem Sonnenlicht, ohne dass das externe Wiedergabegerät verfügbar sein muss. Eine Ausrichtung des optischen Beobachtungsinstruments bzw. Teleskops zur Zielanpeilung wird dadurch gewährleistet.

Als digitale Bildsensoren können CCD-Sensoren oder CMOS-Sensoren zum Einsatz kommen. Derartige Sensoren erlauben es mit der zugehörigen elektronischen Steuerungseinrichtung bzw. den zugehörigen Controller-Bausteinen die aufgenommenen Bilddaten abzuspeichern oder auf Anzeigeeinrichtungen auszugeben.

Vorteilhaft ist, wenn ein wiederbeschreibbares Speichermedium, insbesondere ein Flash-Speicher oder eine auswechselbare Speicherkarte, insbesondere zur Speicherung und/oder Weiterverarbeitung der Bilddaten, vorgesehen ist.

Für eine ausreichende Bildauflösung wird vorgeschlagen, dass die Bildwiedergabeeinrichtung als Mikrobildschirm vorzugsweise als SVGA-Display, beispielsweise auf der Basis von OLEDs, ausgebildet ist.

Die Verbindung zum externen Gerät kann als Funkverbindung (z.B. Bluetooth), als Kabelverbindung (z. B. USB) oder als optische Verbindung (z. B. Infrarot) ausgebildet sein.

Darüber hinaus könnte die Bildwiedergabeeinrichtung auch als sogenanntes monokulares oder binokulares Head Mounted Display ausgebildet sein. Auch dadurch wird die Betrachtung der aufgenommenen Bilder bei hellem Sonnenlicht ermöglicht. Des weiteren könnte als Bildwiedergabeeinrichtung ein Display mit einer Bildschirmdiagonale größer als 2'' vorgesehen sein, welches unabhängig von dem externen Gerät verwendbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. Vorteile bezüglich des optischen Beobachtungsinstruments ergeben sich analog und anhand der Beschreibung.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen optischen Beobachtungsinstruments mit einem erfindungsgemäßen Okularmodul.
Wie aus der Figur ersichtlich, weist ein als Teleskop 1 ausgebildetes optisches Beobachtungsinstrument ein digitales Okularmodul 2 mit einem Gehäuse 2a zur Weiterleitung aufgenommener bildbezogener Datensignale an einen PC 3 als externes Gerät, auf. In weiteren Ausführungsbeispielen könnten als externe Geräte auch Notebooks, TV, Palmtops oder dergleichen in Frage kommen. Die empfangenden externen Geräte könnten über Datenbanken für die beobachteten Objekte bzw. Kataloge (z.B. Vogelbestimmung bei ornithologischen Anwendungen) verfügen.
Ein Bajonettanschluss 1a des Teleskops 1 ermöglicht ein Ankoppeln bzw. ein Auswechseln des digitalen Okularmoduls 2 durch einen herkömmlichen optischen Sucher.
Das Okularmodul 2 weist einen digitalen CCD-Bildsensor 4 zur Aufnahme von Bildern in einer Zwischenbildebene des Teleskops 1 auf. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte dies auch ein CMOS-Bildsensor sein. Der CCD-Bildsensor 4 weist sinnvollerweise eine Auflösung von wenigstens 1.0 MegaPixel auf. Die Übermittlung der durch den Bildsensor 4 aufgenommenen bildbezogenen Datensignale an den PC 3 erfolgt durch eine Funkverbindung 5 mit einer standardisierten Schnittstelle über mit Antennen versehene Sende- und Empfangsteile 5a, 5b. Zur Übermittlung sind jedoch auch Kabelverbindungen (z.B. USB) oder optische Verbindungen (z.B. Infrarot) denkbar.
Ein vorliegend als SVGA-Display auf der Basis von OLEDS ausgebildeter Mikrobildschirm 6 ist als Bildwiedergabeeinrichtung in das Okularmodul 2 zur Anzeige der von dem Bildsensor 4 aufgenommenen Bilder am Okularmodul 2 bzw. am Teleskop 1 integriert. Dadurch wird eine Positionierung des Teleskops 1 zur Zielanpeilung bei gleichzeitiger Übertragung von bildbezogenen Datensignalen an den PC 3 in einfacher und vorteilhafter Weise ermöglicht.
Der integrierte Mikrobildschirm 6 ermöglicht die Betrachtung der aufgenommenen bildbezogenen Datensignale über eine Okular- bzw. Betrachtungsoptik 7 und einer Augenmuschel 8 (zum Schutz vor seitlichem Lichteinfall) auch bei hellem Sonnenlicht, ohne dass der PC 3 zur Wiedergabe verfügbar sein muss. Eine Ausrichtung des Teleskops 1 zur Zielanpeilung wird dadurch gewährleistet.
Eine elektronische Steuerungseinrichtung bzw. ein Controller-Baustein 9 (Kameraelektronik) liest die bildbezogenen Datensignale aus dem Bildsensor 4 aus und ermöglicht eine Anzeige der aufgenommenen Bilder auf dem Mikrobildschirm 6 und/oder ein Abspeichern der bildbezogenen Datensignale zur Weiterverarbeitung/Auswertung auf einem optionalen fest integrierten Flash-Speicher 10a oder einer wechselbaren Speicherkarte 10b, welche in das Okularmodul 2 durch ein Schubfach 11 einschiebbar ausgebildet ist. Der CCD-Bildsensor 4, das Sendeteil 5a, der Mikrobildschirm 6, der Flash-Speicher 10a und die wechselbare Speicherkarte 10b (bzw. ein nicht dargestelltes zusätzliches Interface zu deren Anschluss) sind über Leitungen 12 mit dem Controller-Baustein 9 verbunden (vereinfacht dargestellt).
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine optionale, zusätzliche, bekannte Abbildungsoptik 13 zur veränderten Abbildung des Zwischenbilds des Teleskops 1 auf den CCD-Bildsensor 4 vorgesehen.
Darüber hinaus könnte als Bildwiedergabeeinrichtung auch ein sogenanntes monokulares oder binokulares Head Mounted Display 14 (HMD – in der Fig. gestrichelt angedeutet) vorgesehen sein, welches mit dem PC 3 oder aber auch mit dem Okularmodul 2, insbesondere drahtlos durch ein Sende- und Empfangsteil 5c über die Verbindung 5 kommuniziert.
In anderen Ausführungsbeispielen könnte zusätzlich eine Bildverarbeitungsmöglichkeit (z. B. Weißabgleich, Farbfilterung, Empfindlichkeitsanpassung, Helligkeits- und/oder Kontrastanpassung) in das Okularmodul 2 integriert sein (nicht dargestellt).
Des weiteren könnte zusätzlich ein Display mit einer Bildschirmdiagonale größer als 2'' vorgesehen sein, welches unabhängig von dem externen Gerät verwendbar ist (nicht dargestellt).
Auch eine Übertragung an ein oder mehrere weitere digitale Okulare ist vorstellbar. Damit könnte eine Gruppe von Beobachtern jeweils gemeinsam ein Objekt betrachten.
Weiterhin könnte die Verarbeitung der von dem Bildsensor gelieferten bildbezogenen Datensignale erst nach der Übertragung auf das externe Gerät in diesem erfolgen.
Darüber hinaus könnten auch zwei Betrachtungsoptiken vorgesehen sein, deren optische Achsen parallel mit veränderlichem Abstand zueinander angeordnet sind. Zwei integrierte Bildwiedergabeeinrichtungen zur Anzeige der von dem Bildsensor erfassten Bildinformationen sind ebenfalls denkbar.
Die Spannungsversorgung des Okularmoduls 2 wird vorliegend von einer Solarzelle unterstützt. Des weiteren ist ein Akku als Spannungsquelle vorgesehen (nicht näher dargestellt). In weiteren Ausführungsbeispielen könnten auch andere photoelektrische Spannungserzeuger zur Spannungsversorgung oder zur Unterstützung der Spannungsversorgung vorgesehen sein. Ein ausschließlicher Betrieb mit Batterien, Akkus oder dergleichen ist selbstverständlich ebenfalls möglich.

Claims

Okularmodul (2) für ein optisches Beobachtungsinstrument (1) mit wenigstens: – einem digitalen Bildsensor (4) zur Erfassung von Bildern in einer Zwischenbildebene des optischen Beobachtungsinstruments (2); – einer Verbindung (5) zur Weiterleitung der erfassten bildbezogenen Datensignale an wenigstens ein externes Gerät (3); – einer integrierten Bildwiedergabeeinrichtung (6) zur Anzeige der von dem Bildsensor (4) erfassten Bilder; – einer elektronischen Steuerungseinrichtung (9) zum Ansteuern des Bildsensors (4) und zum Auslesen der bildbezogenen Datensignale aus dem Bildsensor (4) in die Verbindung (5) und die integrierte Bildwiedergabeeinrichtung (6); und – einer Betrachtungsoptik (7) zum Einsehen der Bildwiedergabeeinrichtung (6) durch einen Benutzer.
Okularmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Bildsensor als CCD-Sensor (4) oder CMOS-Sensor ausgebildet ist.
Okularmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein wiederbeschreibbares Speichermedium, insbesondere ein Flash-Speicher (10a) oder eine auswechselbare Speicherkarte (10b) vorgesehen ist.
Okularmodul nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildwiedergabeeinrichtung als Mikrobildschirm vorzugsweise als Display (6) mit SVGA- oder höherer Auflösung ausgebildet ist.
Okularmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Bildbearbeitung vorgesehen sind.
Okularmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung als Funkverbindung (5), als Kabelverbindung oder als optische Verbindung ausgebildet ist.
Okularmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur veränderten Abbildung des Zwischenbilds des optischen Beobachtungsinstruments (1) auf den digitalen Bildsensor (4) eine zusätzliche Abbildungsoptik (13) vorgesehen ist.
Okularmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Betrachtungsoptiken vorgesehen sind, deren optische Achsen parallel mit veränderlichem Abstand zueinander angeordnet sind.
Okularmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei integrierte Bildwiedergabeeinrichtungen zur Anzeige der von dem Bildsensor (4) erfassten Bildinformationen vorgesehen sind.
Okularmodul (2) für ein optisches Beobachtungsinstrument (1) mit wenigstens: – einem digitalen Bildsensor (4) zur Erfassung von Bildern in einer Zwischenbildebene des optischen Beobachtungsinstruments (1); – einer Verbindung (5) zur Weiterleitung der erfassten bildbezogenen Datensignale an wenigstens ein externes Gerät (3) und an wenigstens eine externe Bildwiedergabeeinrichtung (14) zur Anzeige der von dem Bildsensor (4) erfassten Bilder; und – einer elektronischen Steuerungseinrichtung (9) zum Ansteuern des Bildsensors (4) und zum Auslesen der bildbezogenen Datensignale aus dem Bildsensor (4) in die Verbindung (5).
Okularmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Bildwiedergabeeinrichtung als Head Mounted Dis play (14) ausgebildet ist.
Okularmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Bildwiedergabeeinrichtung als Display mit einer Bildschirmdiagonale größer als 2 Zoll ausgebildet ist, welches unabhängig von dem externen Gerät (3) verwendbar ist.
Okularmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Spannungsversorgung oder zur Unterstützung der Spannungsversorgung des Okularmoduls (2) wenigstens ein photoelektrischer Spannungserzeuger, insbesondere eine Solarzelle vorgesehen ist.
Monokulares oder binokulares optisches Beobachtungsinstrument, insbesondere Teleskop (1) mit einem insbesondere austauschbaren Okularmodul (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.