DE19855693A1 - Betrachtungsgerät mit Zitterkompensation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Betrachtungsgerät wie ein Doppelfernrohr oder ein ter­ restrisches Fernrohr mit Zitterkompensation.

Es wurden bereits Doppelfernrohre mit Zitterkompensation entwickelt, durch die eine Zitterbewegung des Bildes infolge einer von außen eingebrachten Zitterbe­ wegung des Geräts verhindert wird. Ein bekanntes Kompensationssystem für ein Doppelfernrohr enthält in den Teleskopsystemen Prismen mit variablem Winkel, der zur Zitterkompensation geändert wird. Das Steuern solcher Prismen erfordert jedoch Hochtechnologie und führt zu hohen Herstellkosten.

Für Kameras wurde bereits ein die Zitterbewegung kompensierender Bildstabili­ sator vorgeschlagen, der eine im Strahlengang zu bewegende Kompensations­ optik enthält. Wird eine solche Anordnung in einem Doppelfernrohr eingesetzt, so müssen zwei Kompensationslinsen orthogonal zur optischen Achse eines jeden Teleskopsystems bewegt werden. Dazu sind zwei Kompensationsmechanismen erforderlich, nämlich

• 1. ein Mechanismus zum Bewegen der Kompensationslinsen in vertikaler Richtung, d. h. aufwärts und abwärts bei horizontaler Haltung des Dop­ pelfernrohrs, und
• 2. ein Mechanismus zum Bewegen von Kompensationslinsen, die gleich­ falls im Strahlengang der Teleskopsysteme angeordnet sind, in hori­ zontaler Richtung, d. h. nach rechts und links, wenn das Doppelfernrohr horizontal gehalten wird.

Der Vertikalbewegungsmechanismus muß abhängig davon, ob die Kompensati­ onslinsen in Richtung der Schwerkraft oder dazu entgegengesetzt bewegt wer­ den, seine Ansprechgeschwindigkeit ändern können, oder die Speisespannung bzw. der Speisestrom eines Betätigers muß veränderbar sein. Die Steuerung des Antriebsmechanismus sollte bei Bewegung der Kompensationslinsen in vertikaler Richtung also veränderbar sein und wird dadurch relativ kompliziert.

Ferner muß der Antriebs eines solchen Mechanismus ein relativ großes Drehmo­ ment erzeugen können, um die einzelnen Teile entgegen der Schwerkraft zu be­ wegen. Dies erfordert eine relativ große Stromquelle, wodurch auch der Kompen­ sationsmechanismus insgesamt umfangreich ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Betrachtungsgerät mit Zitterkompensationssy­ stem anzugeben, das durch die Gravitation nicht beeinträchtigt wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder 7. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einer Konstruktion nach der Erfindung werden die Kompensationslinsen in einer horizontalen Ebene bewegt, so daß der Antriebsmechanismus nur gering­ fügig durch die Gravitation beeinflußt wird. Dadurch ist die Antriebssteuerung entsprechend einfach.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der optischen Elemente eines Doppelfernrohrs für ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 schematisch den Aufbau eines in Fig. 1 gezeigten Antriebsmecha­ nismus, betrachtet in horizontaler Ebene,

Fig. 3 das Blockdiagramm eines Steuersystems für den Antriebsmecha­ nismus,

Fig. 4 eine abgeänderte Konstruktion des Antriebsmechanismus,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der optischen Elemente eines Doppelfernrohrs für ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 schematisch den Aufbau des Antriebsmechanismus nach Fig. 5 in vertikaler Ebene,

Fig. 7 schematisch den Aufbau des ersten Antriebsmechanismus für die horizontale Zitterkompensation nach Fig. 6 in horizontaler Ebene,

Fig. 8 schematisch den Aufbau des zweiten Antriebsmechanismus für die vertikale Zitterkompensation nach Fig. 6 in horizontaler Ebene,

Fig. 9 schematisch den Aufbau der in Fig. 6 gezeigten Antriebsmechanis­ men in horizontaler Ebene,

Fig. 10 die Orientierung von Bildern zwischen Objektivlinsen und Bildum­ kehrsystemen für das erste und das zweite Ausführungsbeispiel,

Fig. 11 die Orientierung von Bildern zwischen ersten und zweiten Teilpris­ men des ersten Ausführungsbeispiels, und

Fig. 12 die Orientierung von Bildern zwischen ersten und zweiten Teilpris­ men des zweiten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt das optische System 100 eines Doppelfernrohrs für ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung. Das Doppelfernrohr hat ein rechtes und ein linkes Teleskopsystem für das rechte und das linke Auge des Benutzers.

Das rechte Teleskopsystem (in Fig. 1 links) hat eine rechte Objektivlinse 11 am vorderen Ende, ein rechtes Bildumkehrsystem 13 und ein rechtes Okular 15 als optisches Betrachtungssystem. Das linke Teleskopsystem (in Fig. 1 rechts) hat eine linke Objektivlinse 12, ein linkes Bildumkehrsystem 14 und ein linkes Okular 16. Die Objektivlinsen und die Okulare sind in den Ausführungsbeispielen als Einzellinsen beschrieben, sie können jedoch auch jeweils aus Linsengruppen bzw. aus mehreren Linsen bestehen.

Wird das Doppelfernrohr vom Benutzer in Beobachtungslage gehalten, so liegen die optischen Achsen OT der Objektivlinsen 11 und 12 allgemeinen parallel zur Horizontalen. In der folgenden Beschreibung wird ein X-Y-Z-Koordinatensystem zur Klarstellung von Richtungen vorausgesetzt. Die X-Richtung entspricht der Rechts/Links-Richtung bei horizontaler Haltung des Doppelfernrohrs 100. Die Y-Rich­ tung entspricht der Aufwärts/Abwärts-Richtung bei horizontaler Haltung des Doppelfernrohrs 100. Die Z-Richtung entspricht der Richtung der optischen Ach­ sen der Teleskopsysteme. Ferner wird die Drehrichtung des Bildes im Uhrzeiger­ sinn als positiv und die Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn als negativ voraus­ gesetzt.

Die Objektivlinsen 11 und 12 erzeugen umgekehrte Bilder 1a und 1b, wie sie z. B. in Fig. 10 dargestellt sind. Diese Bilder Ia und Ib werden mit den Bildumkehrsy­ stemen 13 und 14 aufgerichtet.

Das Bildumkehrsystem 13 des rechten Teleskopsystems enthält ein erstes und ein zweites Teilprisma 13a und 13b, die vertikal übereinander in Y-Richtung an­ geordnet sind. Das erste Teilprisma 13a hat zwei Reflexionsflächen zum Drehen des Bildes um +90° und zum Drehen der horizontalen optischen Achse OT der Objektivlinse 11 aus der Z-Richtung in eine vertikale optische Achse OP in Y-Rich­ tung. Das umgekehrte Bild Ia wird mit dem ersten Teilprisma 13a zu einem Bild Ic gedreht, das in Fig. 11 gezeigt ist. Das zweite Teilprisma 13b hat zwei Re­ flexionsflächen zur weiteren Drehung des Bildes um 90° und zum Drehen der vertikalen optischen Achse OP in eine horizontale Lage, die mit der optischen Achse OE des Okulars 15 in Z-Richtung zusammenfällt. Die Teilprismen 13a und 13b ergeben sich durch Teilen eines Porroprismas vom Typ II in zwei separate Elemente. Hinsichtlich einer optischen Achse in Y-Richtung kann das Porropris­ mensystem auch anders geteilt sein, z. B. in zwei Elemente mit einer bzw. drei Reflexionsflächen.

Ähnlich wie das Bildumkehrsystem 13 hat das linke Bildumkehrsystem 14 ein er­ stes und ein zweites Teilprisma 14a und 14b, die sich durch Teilen eines Porro­ prismas vom Typ II ergeben. Die Orientierungen der Teilprismen 13a und 14a ei­ nerseits und die Orientierungen der Teilprismen 13b und 14b andererseits stim­ men überein.

Mit dieser Konstruktion wird das umgekehrte Bild Ib mit dem ersten Teilprisma 14a um 90° gedreht und erzeugt ein Bild Id (Fig. 11). Ferner wird die optische Achse OT der linken Objektivlinse 12 in die vertikale optische Achse OP gedreht. Das in dem ersten Teilprisma 14a reflektierte Licht fällt dann auf das zweite Teil­ prisma 14b, in dem die Orientierung des Bildes ferner um 90° gedreht und die vertikale optische Achse OP in die horizontale optische Achse OE des linken Okulars 16 gedreht wird.

Die optischen Achsen OT der Objektivlinsen 11 und 12 sind parallel zueinander. Die Ebene der optischen Achsen OT parallel zur X-Z-Ebene wird als horizontale Ebene bezeichnet. Die optischen Achsen OE der Okulare 15 und 16 sind parallel zueinander und zur horizontalen X-Z-Ebene. Die optischen Achsen OP sind parallel zueinander und orthogonal zu der horizontalen Ebene.

Bei diesem Doppelfernrohr sind eine rechte Kompensationsoptik 19 zwischen dem ersten und dem zweiten Teilprisma 13a und 13b und eine linke Kompensati­ onsoptik 20 zwischen dem ersten und dem zweiten Teilprisma 14a und 14b ange­ ordnet. Die optischen Achsen OP schneiden die Kompensationsoptiken 19 und 20.

Die Kompensationsoptiken 19 und 20 werden in einer horizontalen Ebene mit ei­ nem Antriebsmechanismus 17 so bewegt, daß eine Zitterbewegung der Bilder infolge Handzitterns des Benutzers kompensiert wird. Die rechte und die linke Kompensationsoptik 19 und 20 haben gleiche positive Brechkraft. Da ein Verla­ gern der Linsen eine Prismenfunktion erzeugt, die einen Lichtstrahl ablenkt, kann die Zitterbewegung der Bilder durch Steuern der Dezentrierung der Kompensati­ onsoptiken 19 und 20 kompensiert werden.

In der Ausgangsposition der Kompensationsoptiken 19 und 20 fallen die opti­ schen Achsen mit den optischen Achsen OP zusammen.

Der Antriebsmechanismus 17 des ersten Ausführungsbeispiels enthält gemäß Fig. 2 eine rechteckige Linsenfassung 18, die Kompensationslinsen 19 und 20 hält, einen ersten Betätiger 24 zum Schieben der rechteckigen Linsenfassung 18 in Z-Richtung und einen zweiten Betätiger 29 zum Schieben der Linsenfassung 18 in X-Richtung.

An den schmalen Seitenkanten der Linsenfassung 18 sind zwei Führungsstäbe 21 vorgesehen. Diese haben einen Mittelteil 21a und Seitenteile 21b an dessen beiden Enden. Die Seitenteile 21b liegen rechtwinklig zum Mittelteil 21a in X- Richtung und sind aufeinander ausgerichtet. Die Führungsstäbe 21 sind so an­ geordnet, daß die Mittelteile 21a parallel zur Z-Achse liegen und die Enden der Seitenteile 21b die rechteckige Linsenfassung 18 verschiebbar tragen.

Die Mittelteile 21a der Führungsstäbe 21 sind in Bohrungen zweier Lager 22 ge­ führt, die in dem Gehäuse 101 des Doppelfernrohrs ausgebildet sind.

Die Enden der Seitenteile 21b des einen Führungsstabes 21 sind in Bohrungen 27a an einer Schmalseite der Linsenfassung 18 geführt. Die Enden der Seiten­ teile 21b des anderen Führungsstabes 21 sind in Bohrungen 27b an der anderen Schmalseite der Linsenfassung 18 geführt.

Die Linsenfassung 18 kann relativ zum Gehäuse 110 in Z-Richtung und in X-Rich­ tung bewegt werden.

Der erste und der zweite Betätiger 24 und 29 sind an der Innenseite des Gehäu­ ses 101 des Doppelfernrohrs befestigt. Ein Kolben 24a des ersten Betätigers 24 kann in Z-Richtung ausgeschoben und eingeschoben werden. Er liegt an einem Vorsprung 23 der Linsenfassung 18 zwischen den beiden Kompensationslinsen 19 und 20. Ferner sind Schraubenfedern 26 an den Mittelteilen 21a angeordnet, um die Linsenfassung 18 relativ zu dem Gehäuse 101 des Doppelfernrohrs in Fig. 2 aufwärts, also in Z-Richtung zu drücken.

Der Kolben 29a des zweiten Betätigers 29 kann in X-Richtung ausgeschoben und eingeschoben werden. Er liegt an einem Vorsprung 28 auf einer Seite der Lin­ senfassung 18. Schraubenfedern 30 sind an den Seitenteilen 21b des einen Füh­ rungsstabes 21 vorgesehen, um die Linsenfassung 18 in Fig. 2 nach rechts zu drücken.

Wird ein Speisestrom dem ersten Betätiger 24 zugeführt, um den Kolben 24a auszufahren, so wird der Vorsprung 23 linear beaufschlagt, um die rechteckige Linsenfassung 18 in Fig. 2 abwärts zu drücken. Wird der Speisestrom so geän­ dert, daß der Kolben 24a eingeschoben wird, so wird der Vorsprung 23 durch die Schraubenfedern 26 an dem Kolben 24a gehalten, d. h. die Linsenfassung 18 be­ wegt sich in Fig. 2 aufwärts.

Wird ein Speisestrom dem zweiten Betätiger 29 zugeführt, um dessen Kolben 29a auszufahren, so wird der Vorsprung 28 beaufschlagt, um die rechteckige Linsen­ fassung 18 linear in Fig. 2 nach links zu schieben. Wird der Speisestrom so geän­ dert, daß der Kolben 29a eingeschoben wird, so wird die Linsenfassung 18 durch die Kraft der Schraubenfedern 30 in Fig. 2 nach rechts geschoben.

Da die umgekehrten Bilder mit den ersten Teilprismen 13a und 14a um 90° ge­ dreht werden, bewirkt eine Verschiebung der Kompensationslinsen 19 und 20 in X-Richtung eine Bewegung des Bildes im Sichtfeld des Benutzers in vertikaler Aufwärts/Abwärts-Richtung, und eine Verschiebung der Kompensationslinsen in Z-Richtung bewirkt eine horizontale Bewegung des Bildes in Rechts/Links-Rich­ tung. Durch Steuern des ersten Betätigers 24 kann also ein horizontales Bildzit­ tern kompensiert werden, während durch Steuern des zweiten Betätigers 29 das vertikale Bildzittern kompensiert wird.

Der Antriebsmechanismus 17 hat einen X-Positionssensor 221 und einen Z-Posi­ tionssensor 227, die an dem Gehäuse 101 des Doppelfernrohrs befestigt sind. Als Positionssensor kann ein optischer Sensor verwendet werden, der einen Licht­ sender und einen Positionssensor PSD enthält.

Wie Fig. 3 zeigt, werden der erste und der zweite Betätiger 24 und 29 mit einer Steuerung 233 über Treiber 222 und 228 gesteuert. Die Steuerung 233 steuert die Treiber 222 und 228 mit Signalen eines Vertikal-Zittersensors 150 V, eines Horizontal-Zittersensors 150 H, des X-Positionssensors 221 und des Z-Positions­ sensors 227.

Die Steuerung 233 berechnet die Bewegungsbeträge des Doppelfernrohrs in vertikaler Y- und horizontaler X-Richtung infolge des Handzitterns des Benutzers und steuert die Treiber 222 und 228 für die Betätiger 24 und 29, die eine Bewe­ gung mit einem Betrag entsprechend dem Bewegungsbetrag des Bildzitterns er­ zeugen. Die Steuerung 233 bestimmt eine Zielposition, in die die Linsenfassung 18 zu bringen ist, um die Positionsänderung des Bildes infolge Handzitterns aus­ zugleichen, aus dem Bewegungsbetrag, den die Zittersensoren 150V und 150H erfassen. Dann steuert die Steuerung 233 die Treiber 222 und 228 zum Bewegen der Linsenfassung 18 in die berechnete Zielposition unter Überwachung der mit den Positionssensoren 221 und 227 erfaßten Position. Bei kontinuierlicher derar­ tiger Steuerung aktualisiert die Steuerung 233 die Zielposition laufend, so daß das Bildzittern kontinuierlich kompensiert wird.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Kompensationslinsen 19 und 20 auf den vertikalen optischen Achsen OP zwischen den ersten und den zweiten Teil­ prismen der Bildumkehrsysteme 13 und 14 angeordnet, und die Linsenfassung 18 bewegt sich bei horizontaler Lage des Doppelfernrohrs in horizontaler Ebene, so daß sie nur geringfügig durch Gravitation beeinflußt wird. Dadurch ist das vom Betätiger zu erzeugende Drehmoment relativ klein, und der Schiebebetrag der Kompensationslinsen in jeder Richtung entspricht linear der Treiberspannung oder dem Treiberstrom für den Betätiger, so daß die Antriebssteuerung entspre­ chend einfach ist.

Mit zunehmendem Abstand von der Objektivlinse ist der Durchmesser des Strahlenbündels kleiner. Die vorstehend beschriebene Anordnung der Kompen­ sationslinsen 19 und 20 ermöglicht einen kleineren Linsendurchmesser, vergli­ chen mit einer Anordnung der Kompensationslinsen näher zu den Objektivlinsen.

Fig. 4 zeigt als Alternative zu dem in Fig. 2 gezeigten Antrieb einen Antriebsme­ chanismus 120. Eine Linsenfassung 121 hält die Kompensationslinsen 19' und 20'. Sie ist ähnlich wie in Fig. 2 dargestellt gelagert und kann in X-Richtung und in Z-Richtung bewegt werden.

Die Linsenfassung 121 hat an ihren Schmalseiten zwei Führungsstäbe 122. Die Mittelteile 122a der Führungsstäbe 122 sind in Bohrungen von Lagern 123 ver­ schiebbar geführt. Die Seitenteile 122b eines jeden Führungsstabes 122 sind in Bohrungen an den Seiten der Linsenfassung 121 geführt, die ähnlich den Bohrun­ gen 27a und 27b des ersten Ausführungsbeispiels sind.

Auf einer Seite der Linsenfassung 121 befindet sich eine Jochplatte 124, und zwi­ schen dieser und der Linsenfassung 121 sind zwei in X-Richtung längliche Per­ manentmagnete 126 vorgesehen. Auf der anderen Seite der Linsenfassung 121 befindet sich eine weitere Jochplatte 125 mit Permanentmagneten 127 in Z-Richtung. An dem mittleren Teil der Linsenfassung 121 ist eine weitere Jochplatte 128 befestigt. Mit dieser Konstruktion wird ein mit einer Linie α angedeutetes Magnetfeld mit den Magneten 126 erzeugt, während die Magnete 127 ein Ma­ gnetfeld β erzeugen. Auf einer Seite der Linsenfassung 121 ist eine rahmenför­ mige Treiberspule 129 in dem Magnetfeld α angeordnet, auf der anderen Seite ist eine rahmenförmige Treiberspule (nicht dargestellt) in dem Magnetfeld β an­ geordnet.

Ein in der Treiberspule 129 fließender elektrischer Strom erzeugt eine Kraft zum Bewegen der Linsenfassung 128 in Z-Richtung. Durch Steuerung des Stroms kann die Linsenfassung also in Z-Richtung bewegt werden. Der in der anderen Treiberspule fließende elektrische Strom bewegt die Linsenfassung 121 entspre­ chend in X-Richtung.

Wie Fig. 4 zeigt enthält die Linsenfassung 121 einen Schlitz 130 in X-Richtung. Ein Lichtsender 132 und ein Positionssensor 133 (PSD) stehen einander beider­ seits des Schlitzes 130 gegenüber. Ein weiterer Schlitz 131 erstreckt sich in Z-Rich­ tung, und ein Lichtsender 134 und ein Positionssensor 135 stehen sich bei­ derseits dieses Schlitzes 131 gegenüber. Das Signal des Positionssensors 133 gibt die Position der Linsenfassung 121 in Z-Richtung, das Signal des Positions­ sensors 135 die Position der Linsenfassung 121 in X-Richtung an.

Wird der in Fig. 4 gezeigte Antriebsmechanismus anstelle des in Fig. 2 gezeigten eingesetzt, so wird der elektrische Strom für die Spulen mit einer Steuerung ähn­ lich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gesteuert. Die Steuerung berechnet die Zielposition der Kompensationslinsen aus dem Signal der vertikalen und der horizontalen Handzitterkomponente der Zittersensoren und der Positionssensoren 133 und 135. Dann steuert die Steuerung den Speisestrom der Treiberspulen über die Treiber.

Fig. 5 bis 9 zeigen ein Doppelfernrohr mit einem Zitterkompensationssystem als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das optische System enthält Objektivlinsen 31 und 32, Bildumkehrsysteme 33 und 34, Okulare 35 und 36, ein erstes Paar Kompensationslinsen 43 und 44 und eines zweites Paar Kompensationslinsen 47 und 49. Die Kompensationslinsen 43 und 44 sind plankonkave Linsen mit übereinstimmender negativer Brechkraft. Die Kompensationslinsen 47 und 49 sind plankonvexe Linsen mit übereinstimmender positiver Brechkraft (Fig. 6).

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erzeugen die Objektivlinsen 31 und 32 umgekehrte Bilder Ia und Ib, die als Beispiel in Fig. 10 dargestellt sind. Sie wer­ den mit den Bildumkehrsystemen 33 und 34 aufgerichtet.

Das Bildumkehrsystem 33 des rechten Teleskopsystems hat ein erstes und ein zweites Teilprisma 33a und 33b, die vertikal übereinander angeordnet sind. Das erste Teilprisma 33a hat zwei Reflexionsflächen zum Drehen des Bildes um 90° und der optischen Achse OT der Objektivlinse 31 in die vertikale optische Achse OP in Y-Richtung. Das umgekehrte Bild Ia wird mit dem ersten Teilprisma 13a zu einem Bild Ie gedreht, das Fig. 12 zeigt. Das zweite Teilprisma 13b hat zwei Re­ flexionsflächen zum weiteren Drehen des Bildes um 90° und zum Drehen der vertikalen optischen Achse OP in die horizontale Lage in Z-Richtung, so daß sie mit der optischen Achse OE des Okulars 35 zusammenfällt. Die Teilprismen 33a und 33b ergeben sich durch Teilen eines Porroprismas vom Typ II in zwei sepa­ rate Elemente. Hinsichtlich einer optischen Achse in Y-Richtung kann das Porro­ prismensystem auch anders geteilt sein, z. B. in zwei Elemente mit einer bzw. drei Reflexionsflächen.

Das linke Bildumkehrsystem 34 enthält ein erstes und ein zweites Teilprisma 34a und 34b, die durch Teilen eines Porroprismas vom Typ II entstehen. Die Orientie­ rung des Teilprismas 34a ist symmetrisch zu derjenigen des Teilprismas 33a, die Orientierung des Teilprismas 34b ist symmetrisch zu derjenigen des Teilprismas 33b.

Mit dieser Konstruktion dreht das erste Teilprisma 34a das umgekehrte Bild Ib um -90°, erzeugt ein gedrehtes Bild If (Fig. 12) und dreht die optische Achse OT der linken Objektivlinse 32 in die vertikale optische Achse OP. Das in dem ersten Teilprisma 34a reflektierte Licht fällt auf das zweite Teilprisma 34b, in dem die Orientierung des Bildes weiter um -90° und die vertikale optische Achse OP in die horizontale optische Achse OE des linken Okulars 36 gedreht wird.

Die Kompensationslinsen 43 und 47 sind zwischen dem ersten und dem zweiten Teilprisma 33a und 33b, die Kompensationslinsen 44 und 49 zwischen dem er­ sten und dem zweiten Teilprisma 34a und 34b angeordnet. Das erste Paar Kom­ pensationslinsen 43 und 44 ist mit einem ersten Antriebsmechanismus 37 gela­ gert, der um eine Drehachse parallel zur optischen Achse OP dreht. Das zweite Paar Kompensationslinsen 47 und 49 ist mit einem zweiten Antriebsmechanismus 38 gelagert, der die Linsen linear zueinander entgegengesetzt bewegt. Der erste Antriebsmechanismus 37 wird so gesteuert, daß eine horizontale Bildbewegung in X-Richtung kompensiert wird. Der zweite Antriebsmechanismus 38 wird so ge­ steuert, daß eine vertikale Bildbewegung in Y-Richtung kompensiert wird.

Da das Bildumkehrsystem 33 das Bild im Uhrzeigersinn und das Bildumkehrsy­ stem 34 das Bild im Gegenuhrzeigersinn dreht, unterscheiden sich die Orientie­ rungen der Bilder Ie und If zwischen dem ersten und dem zweiten Teilprisma um 180°. Daher bewegen die Kompensationslinsen eines jeden Paars sich zueinan­ der entgegengesetzt.

Wie Fig. 6 und 7 zeigen, hat der erste Antriebsmechanismus 37 eine drehbare erste Linsenfassung 39 für die rechte und die linke Kompensationslinse 43 und 44. Die Drehachse 40 der Linsenfassung 39 liegt in der Mitte zwischen den bei­ den optischen Achsen OP der Teleskopsysteme und verläuft parallel zu diesen. Ein rechter Arm 41 und ein linker Arm 42 sind zueinander entgegengesetzt ge­ richtet. Die Arme sind so angeordnet, daß die optischen Achsen OP die rechte und die linke Kompensationslinse 43 und 44 schneiden.

Ein Antriebsritzel 40a ist auf der Drehachse 40 befestigt und kämmt mit einem Ritzel 45a eines Motors 45. Der Motor 45 wird in beiden Richtungen gedreht, so daß das Ritzel 45a sich entsprechend vorwärts oder rückwärts dreht. Wie Fig. 7 zeigt, wird die Linsenfassung 39 mit dem Ritzel 45a bei dessen Drehen im Uhr­ zeigersinn über die Drehachse 40 und das Antriebsritzel 40a im Gegenuhrzei­ gersinn gedreht. Dreht sich das Ritzel 45a im Gegenuhrzeigersinn, so wird die Linsenfassung 39 im Uhrzeigersinn gedreht.

Wie vorstehend beschrieben, bewegt ein Drehen der Linsenfassung 39 mit dem Motor 45 die Kompensationslinsen 43 und 44 längs eines Bogens, dessen Mitte auf der Rotationsachse 40 liegt. Der Bewegungsbetrag in X-Richtung ist jedoch klein und kann vernachlässigt werden. Somit werden die Kompensationslinsen 43 und 44 hauptsächlich in Z-Richtung bewegt. Da diese an der Stelle der Linsen 43 und 44 der horizontalen Richtung im Sichtfeld des Benutzers entspricht, kom­ pensiert der erste Antriebsmechanismus 37 hauptsächlich ein Bildzittern in hori­ zontaler Richtung.

Wie Fig. 6 und 8 zeigen, enthält der zweite Antriebsmechanismus 38 eine zweite Linsenfassung mit einem rechten und einem linken beweglichen Arm 48 und 50, die die rechte und die linke Kompensationslinse 47 und 49 halten. Der zweite An­ triebsmechanismus 38 hat einen zweiten Motor 46, auf dessen Welle ein Ritzel 46a befestigt ist. Der rechte Arm 48 hat eine rechte Zahnstange 51, die in das Ritzel 46a eingreift. Ähnlich hat der linke Arm 50 eine linke Zahnstange 52, die in das Ritzel 46a eingreift.

Die Zahnstangen 51 und 52 liegen parallel in X-Richtung und greifen in das Ritzel 46a einander gegenüberliegend ein. Dreht sich das Ritzel 46a, so bewegen sich die Arme 48 und 50 in X-Richtung zueinander entgegengesetzt. In Fig. 8 bewirkt z. B. eine Drehung des Ritzels 46a im Gegenuhrzeigersinn ein gegenseitiges An­ nähern der Arme 48 und 50, wie es durch Pfeile dargestellt ist.

Wie vorstehend beschrieben, bewirkt ein Bewegen der Arme 48 und 50 mit dem Motor 46 eine Bewegung der Kompensationslinsen 47 und 49 in X-Richtung. Da diese Richtung an der Stelle der Linsen 47 und 49 der vertikalen Richtung dem Sichtfeld des Benutzers entspricht, kompensiert der zweite Antriebsmechanismus 38 das Bildzittern in vertikaler Richtung.

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht der Antriebsmechanismen 37 und 38. In der Anfangs­ stellung der Kompensationslinsen fallen deren optische Achsen mit den optischen Achsen OP zusammen.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Steuersystem ähnlich dem in Fig. 3 gezeigten oder jedes andere geeignete Steuersystem mit Zittersensor und Positi­ onssensor zum Erfassen der Positionen der Linsenfassungen verwendet. Da ein solches Steuersystem in Verbindung mit Fig. 3 bereits beschrieben wurde, er­ übrigt sich eine nochmalige Erläuterung an dieser Stelle.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel bewegen sich alle Kompensationslinsen im praktischen Einsatz in einer horizontalen Ebene, so daß diese Bewegung durch die Gravitation nur geringfügig beeinflußt wird. Dadurch ist das für den Motor er­ forderliche Drehmoment relativ klein, und der Verschiebebetrag der Kompensati­ onslinsen in jeder Richtung entspricht linear der Antriebsspannung oder dem Antriebsstrom des Motors für den Antriebsmechanismus, wodurch die Antriebs­ steuerung vereinfacht ist.

Es sei bemerkt, daß bei den Ausführungsbeispielen durch die Okularlinsen auf­ recht stehende Bilder betrachtet werden können. Die Erfindung ist auf eine solche Konstruktion nicht beschränkt, sondern sie kann auch auf ein Betrachtungsgerät mit Abbildungsvorrichtungen (z. B. CCD-Elemente) und Abbildungslinsen anstelle von Okularlinsen angewendet werden.

In der vorstehenden Beschreibung wurde eine Kompensation des Handzitterns für vertikale und horizontale Richtung beschrieben. Das System kann aber auch nur für eine Kompensation in einer dieser Richtungen ausgelegt sein.

Die Erfindung betrifft den Teil eines Betrachtungsgeräts, der Handzittersensoren und Positionssensoren für die Linsen enthält. Die Einzelheiten solcher Sensoren gehören nicht unmittelbar zur Erfindung. Sie sollen nur das Verständnis der Er­ findung erleichtern. Jeder geeignete andere Handzittersensor und/oder Positions­ sensor kann zum Steuern der Antriebsmechanismen der Kompensationssysteme eingesetzt werden.

Claims (18)

1. Betrachtungsgerät mit einer Objektivlinse zum Erzeugen eines Bildes,
einem Bildumkehrsystem mit vier Reflexionsflächen zum Aufrichten des Bil­ des,
einem optischen Betrachtungssystem zum Betrachten des aufgerichteten Bildes,
einer Kompensationsoptik zwischen der ersten und der vierten Reflexions­ fläche an einer Stelle, wo die optische Achse bei horizontaler Anordnung des Betrachtungsgeräts vertikal liegt, und
einem Antriebsmechanismus zum Verschieben der Kompensationsoptik in horizontaler Ebene derart, daß eine Zitterbewegung des Bildes infolge Zit­ terns des Betrachtungsgeräts kompensiert wird.

2. Betrachtungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildumkehrsystem ein erstes und ein zweites Prisma enthält, daß das erste Prisma die optische Achse der Objektivlinse in vertikale Richtung umlenkt, daß das zweite Prisma die umgelenkte optische Achse in die optische Achse des Betrachtungssystems umlenkt und daß das Kompensationselement zwischen den Prismen angeordnet ist.

3. Betrachtungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen jeweils zwei Reflexionsflächen zur Bilddrehung um jeweils 90° ha­ ben.

4. Betrachtungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsoptik eine Kompensationslinse ist, deren Strahlengang bei Dezentrieren verlagert wird.

5. Betrachtungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus eine Fassung zum Halten der Kompensationslinse, die in einer ersten und einer dazu orthogonalen zweiten Richtung bewegbar ist, und Betätiger zum Bewegen der Fassung in diesen Richtungen enthält.

6. Betrachtungsgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kompensationslinsen zwischen der ersten und der vierten Reflexions­ fläche angeordnet sind, und daß der Antriebsmechanismus eine erste Fas­ sung zum Halten einer der Kompensationslinsen und zu deren Bewegen in der ersten Richtung, eine zweite Fassung zum Halten der anderen Kom­ pensationslinse und zu deren Bewegen in der zweiten Richtung und einen ersten Betätiger zum Bewegen der ersten Fassung in der ersten Richtung sowie einen zweiten Betätiger zum Bewegen der zweiten Fassung in der zweiten Richtung enthält.

7. Doppelfernrohr mit einem rechten und einem linken Teleskopsystem mit je­ weils einer Objektivlinse, einem Bildumkehrsystem mit vier Reflexionsflächen und einem Betrachtungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß eine rechte und eine linke Kompensationsoptik für die Teleskopsysteme jeweils zwischen der ersten und der vierten Reflexionsfläche an einer Stelle vorge­ sehen sind, wo die optische Achse bei horizontaler Anordnung des Doppel­ fernrohrs vertikal liegt, und daß ein Antriebsmechanismus zum Verschieben der Kompensationsoptiken in horizontaler Ebene derart vorgesehen ist, daß eine Zitterbewegung des Bildes infolge Zitterns des Doppelfernrohrs kom­ pensiert wird.

8. Doppelfernrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bild­ umkehrsystem ein erstes und ein zweites Prisma enthält, daß das erste Prisma die optische Achse der Objektivlinse in vertikale Richtung umlenkt, daß das zweite Prisma die umgelenkte optische Achse in die optische Achse des Betrachtungssystems umlenkt, und daß das Kompensationselement zwischen den Prismen angeordnet ist.

9. Doppelfernrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Prisma des jeweiligen Teleskopsystems das jeweilige Bild um 90° dreht.

10. Doppelfernrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Prisma des einen Teleskopsystems das jeweilige Bild um +90° drehen, und daß das erste und das zweite Prisma des anderen Tele­ skopsystems das jeweilige Bild um -90° drehen.

11. Doppelfernrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kom­ pensationsoptik eine Kompensationslinse ist, deren Strahlengang bei De­ zentrieren verlagert wird.

12. Doppelfernrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ triebsmechanismus eine Fassung zum Halten der beiden Kompensationslin­ sen, einen ersten Betätiger zum Verschieben der Fassung derart, daß die Kompensationslinsen in einer ersten Richtung bewegt werden, und einen zweiten Betätiger zum Verschieben der Fassung derart, daß die Kompensa­ tionslinsen in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung ver­ schoben werden, enthält.

13. Doppelfernrohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fas­ sung die Kompensationslinsen geradlinig in übereinstimmender Richtung bewegt.

14. Doppelfernrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare rechter und linker Kompensationslinsen vorgesehen sind, und daß der Antriebsmechanismus eine erste Fassung für das erste Paar und eine zweite Fassung für das zweite Paar, einen ersten Betätiger zum Bewegen der ersten Fassung derart, daß das erste Paar in der ersten Richtung be­ wegt wird, und einen zweiten Betätiger zum Bewegen der zweiten Fassung derart, daß das zweite Paar in der zweiten Richtung senkrecht zur ersten bewegt wird, enthält.

15. Doppelfernrohr nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Fassung um eine Achse mittig zwischen den optischen Achsen der Tele­ skopsysteme mit einem ersten und einem zweiten Arm drehbar ist, die das erste Paar einer rechten und einer linken Kompensationslinse halten, und daß die zweite Fassung einen rechten und einen linken linear orthogonal zu den optischen Achsen bewegbaren Arm hat, die das zweite Paar einer rechten und einer linken Kompensationslinse halten.

16. Doppelfernrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Betäti­ ger einen Magnetfeldgenerator für ein Magnetfeld im Bereich der Fassung und eine an dieser befestigte Treiberspule enthält.

17. Doppelfernrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Prisma ein Porroprisma vom Typ II bilden.

18. Doppelfernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bis vierte Reflexionsfläche ein Porroprisma vom Typ II bilden.