DE19855702C2 - Doppelfernrohr mit Zitterkompensation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Doppelfernrohr mit Zitterkompensation, die zum Stabili­ sieren der Zitterbewegung der Bilder dient, welche durch ein Handzittern des Be­ nutzers des Doppelfernrohrs verursacht wird. Ein bekanntes derartiges Kompen­ sationssystem enthält ein Prisma mit variablem Winkel, der im Sinne einer Kom­ pensation des Bildzitterns geändert werden kann. Ein solches System ist jedoch relativ schwierig herzustellen und zu steuern.

Für Kameras ist ein Kompensationssystem mit einer Kompensationslinse bekannt, die im Strahlengang zu bewegen ist. Wird ein solches Kompensationssystem in einem Doppelfernrohr eingesetzt, so müssen zwei Kompensationslinsen orthogonal zur optischen Achse eines jeden Teleskopsystems bewegt werden. Hierzu benötigt man zwei Kompensationsmechanismen, nämlich

• 1. einen Mechanismus zum Bewegen der Kompensationslinsen in vertika­ ler Richtung und
• 2. einen Mechanismus zum Bewegen weiterer Kompensationslinsen im Strahlengang der Teleskopsysteme in horizontaler Richtung.

Der Vertikalbewegungsmechanismus muß seine Ansprechgeschwindigkeit ab­ hängig von einer Bewegung in Richtung oder entgegen der Schwerkraft ändern können, und/oder die Speisespannung oder der Speisestrom für einen Betätiger muß entsprechend veränderbar sein. Der Antrieb sollte also bei Bewegung in vertikaler Richtung variabel sein, was zu einer relativ komplizierten Steuerein­ richtung führt. Ferner muß ein solcher Mechanismus einen Antrieb mit relativ großem Drehmoment haben, um eine Bewegung entgegen der Schwerkraft zu er­ zeugen, was eine relativ große Stromquelle erfordert. Dadurch wird der Kom­ pensationsmechanismus umfangreich.

Aus der US-A-4 318 584 ist ein Doppelfernrohr mit Zitterkompensationssystem bekannt, bei dem die durch die Zitterbewegung des Doppelfernrohrs verursachte Zitterbewegung der Bilder kompensiert wird. Dieses Doppelfernrohr hat zwei Teleskopsysteme, die jeweils optische Elemente enthalten, die zur Kompensation der Zitterbewegung bewegt werden. Dabei ist auch eine von der Schwerkraft in oben erläuterter Weise beeinflußte Bewegung der Elemente in vertikaler Richtung vorgesehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Doppelfernrohr mit Zitterkompensation anzu­ geben, die durch die Schwerkraft nicht beeinträchtigt wird und bei relativ einfa­ chem Aufbau und einfacher Steuerung das Bild zuverlässig stabilisiert.

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

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

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des optischen Systems eines Doppelfernrohrs für ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2A schematisch den Aufbau eines Kompensationsmechanismus mit Blickrichtung orthogonal zur optischen Achse des Doppelfernrohrs nach Fig. 1,

Fig. 2B schematisch den Aufbau des Kompensationsmechanismus mit Blickrichtung parallel zur optischen Achse des Doppelfernrohrs nach Fig. 1,

Fig. 3 das Blockdiagramm eines Steuersystems für den Kompensations­ mechanismus,

Fig. 4 perspektivisch die Anordnung der optischen Elemente eines Doppel­ fernrohrs für ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 schematisch den Aufbau eines Rechts/Links-Kompensationsme­ chanismus in dem Doppelfernrohr nach Fig. 4,

Fig. 6 schematisch den Aufbau eines Rechts/Links-Kompensationsme­ chanismus in dem Doppelfernrohr nach Fig. 4,

Fig. 7 in einer Draufsicht schematisch den Aufbau eines abgeänderten Kompensationsmechanismus,

Fig. 8 in einer Vorderansicht den Aufbau des Kompensationsmechanismus nach Fig. 7,

Fig. 9 die Orientierung von Bildern zwischen Objektivlinsen und Bildum­ kehrsystemen,

Fig. 10 die Orientierung von Bildern zwischen ersten und zweiten Teilpris­ men,

Fig. 11 ein weiteres Beispiel der Orientierung von Bildern zwischen ersten und zweiten Teilprismen,

Fig. 12A in einer Draufsicht schematisch den Aufbau eines Kompensations­ mechanismus ähnlich dem in Fig. 2A gezeigten Mechanismus, je­ doch mit einem Gewichtsausgleich,

Fig. 12B eine Vorderansicht des Mechanismus nach Fig. 12A,

Fig. 13 schematisch den Aufbau eines Mechanismus ähnlich dem in Fig. 7 gezeigten mit einem Gewichtsausgleich, und

Fig. 14 eine weitere Ansicht des in Fig. 13 gezeigten Kompensationsme­ chanismus.

In Fig. 1 ist das optische System eines Doppelfernrohrs 1000 für ein erstes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Doppelfernrohr 1000 hat zwei optische Teleskopsysteme für das rechte und das linke Auge eines Benutzers. In den Figuren ist zur Definition von Richtungen ein X-Y-Koordinatensystem dargestellt. Die Y-Achse entspricht der Aufwärts/Abwärtsrichtung des Benutzers, die X-Achse entspricht der Rechts/Linksrichtung des Benutzers jeweils bei horizon­ talem Halten des Doppelfernrohrs.

Am vorderen Ende des optischen Teleskopsystems für das rechte Auge (auf der linken Seite in Fig. 1) befindet sich eine rechte Objektivlinse 11, am vorderen Ende des optischen Teleskopsystems für das linke Auge (auf der rechten Seite in Fig. 1) befindet sich eine linke Objektivlinse 12. Hinter der rechten und der lin­ ken Objektivlinse 11 und 12 sind optische Bildumkehrsysteme 13 und 14 jeweils mit vier Reflexionsflächen angeordnet. Wie Fig. 9 beispielsweise zeigt, erzeugen die Objektivlinsen 11 und 12 jeweils ein umgekehrtes Bild Ia und Ib.

Das optische Bildumkehrsystem 13 in dem rechten Teleskopsystem hat ein erstes und ein zweites Teilprisma 13a und 13b, die senkrecht zur Ebene der optischen Achsen OT der Teleskopsysteme, d. h. in Richtung Y, übereinander angeordnet sind. Die Teilprismen 13a und 13b sind durch Teilen eines Porroprismas vom Typ II entstanden. Jedes Teilprisma 13a und 13b hat zwei Reflexionsflächen.

Das erste Teilprisma 13a erzeugt ein gedrehtes Bild Ic (Fig. 10), das gegenüber dem umgekehrten Bild Ia um 90° im Uhrzeigersinn, von der Okularlinse her ge­ sehen, gedreht ist. Das in dem ersten Teilprisma 13a reflektierte Licht fällt auf das zweite Teilprisma 13b, mit dem das Licht so reflektiert wird, daß das aufgerichtete Bild mit der rechten Okularlinse 15 betrachtet werden kann.

Ähnlich dem rechten Bildumkehrsystem 13 enthält das linke Bildumkehrsystem 14 ein erstes und ein zweites Teilprisma 14a und 14b, die durch Teilen eines Por­ roprismas vom Typ II entstanden sind. Es sei bemerkt, daß die Orientierung der Teilprismen 13a und 13b und der Teilprismen 14a und 14b übereinstimmt. Wür­ den die Teilprismen 13a und 13b zu den Teilprismen 14a und 14b hingeschoben, so würden sie aneinanderpassen.

Das zweite Teilprisma 14a dreht das umgekehrte Bild Ib so, daß ein gedrehtes Bild Id (Fig. 10) entsteht, wobei die Drehung gegenüber dem umgekehrten Bild Ib um 90° im Uhrzeigersinn erfolgt. Das in dem ersten Teilprisma 14a reflektierte Licht fällt dann auf das zweite Teilprisma 14b, indem es an dessen beiden Refle­ xionsflächen so reflektiert wird, daß das aufgerichtete Bild durch die linke Okular­ linse 16 betrachtet werden kann.

Die Objektivlinsen und die Okularlinsen sind jeweils als Einzellinse beschrieben. Sie können jedoch auch aus Gruppen mit mehreren Linsen bestehen.

Die optische Achse des rechten (oder linken) Teleskopsystems enthält die opti­ sche Achse OT, die von der Objektivlinse 11 (oder 12) zu dem Bildumkehrsystem 13 (oder 14) verläuft, eine optische Achse OP zwischen dem ersten und dem zweiten Teilprisma 13a und 13b (oder 14a und 14b) und eine optische Achse OE zwischen dem Bildumkehrsystem 13 (oder 14) und der Okularlinse 15 (oder 16). Die Achsen OT und OE sind parallel, die Achse OP ist senkrecht zu den Achsen OT und OE.

In dem Doppelfernrohr 1000 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel be­ findet sich zwischen der Objektivlinse 11 (oder 12) und dem zweiten Teilprisma 13a (oder 14a) ein Kompensationsmechanismus 17 zur Kompensation von Auf­ wärts/Abwärtszitterbewegungen des zu betrachtenden Bildes. Dieser Kompensa­ tionsmechanismus 17 enthält einen Dreharm 18, welcher ein rechtes und ein lin­ kes Kompensationssystem 19 und 20 hält. Seine Drehachse liegt in der Mitte der beiden optischen Achsen OT der Teleskopsysteme und parallel zu diesen. Quer und beiderseits der Rotationsachse 18a (X-Richtung in Fig. 1) liegen eine rechte Kompensationslinsenfassung 18b und eine linke Kompensationslinsenfassung 18c. Die Kompensationssysteme 19, 20 sind so angeordnet, daß die optischen Achsen OT sie schneiden. Wie in Fig. 2A und 2B gezeigt, enthält das rechte Kompensationssystem 19 eine Negativlinse 19a und eine Positivlinse 19b, die auf der optischen Achse OT des rechten Teleskopsystems liegen, das linke Kompen­ sationssystem 20 enthält eine Negativlinse 20a und eine Positivlinse 20b, die auf der optischen Achse OT des linken Teleskopsystems liegen.

Die rechte Kompensationslinsenfassung 18b hält die Negativlinse 19a, die linke Kompensationslinsenfassung 18c hält die Positivlinse 20b. Daher haben die rechte Kompensationslinsenfassung 18b und die linke Kompensationslinsenfas­ sung 18c einen vorbestimmten gegenseitigen Abstand längs der jeweiligen optischen Achse OT.

Die Negativlinsen 19a und 20a und die Positivlinsen 19b und 20b sind jeweils gleiche Linsen. Werden die Linsen 19a und 20b senkrecht zu den optischen Ach­ sen OT bewegt, so wird ihr Strahlengang um übereinstimmende Beträge, jedoch in entgegengesetzten Richtungen verlagert. Die Positivlinse 19b und die Nega­ tivlinse 20a, die nicht mit dem Dreharm 18 gehalten werden, sind so angeordnet, daß ihre optischen Achsen mit den optischen Achsen OT zusammenfallen.

Am vorderen objektseitigen Ende der Drehachse 18a ist ein Antriebsritzel 21 befestigt, das mit einem Ritzel 22a eines Motors 22 in Eingriff steht. Der Motor kann das Ritzel 22a in beiden Richtungen drehen. Wie Fig. 2B zeigt, wird bei Drehung des Ritzels 22a im Uhrzeigersinn der Dreharm 18 im Gegenuhrzeiger­ sinn um die Drehachse 18a mit dem Antriebsritzel 21 gedreht. Wird das Ritzel 22a im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so wird der Dreharm 18 im Uhrzeigersinn gedreht.

Wie vorstehend beschrieben, können die Negativlinse 19a und die Positivlinse 20b, die an der Drehachse 18a einander gegenüberstehen, in einer Ebene senk­ recht zu den optischen Achsen OT zueinander entgegengesetzt verstellt werden. Da sich die beiden Linsen 19a und 20b sich auf einem Kreis um die Drehachse 18a bewegen, werden sie nach rechts und nach links (in X-Richtung) sowie auch aufwärts und abwärts (in Y-Richtung) verstellt. Der Verstellbetrag nach rechts und nach links ist klein und kann vernachlässigt werden. Somit werden die Nega­ tivlinse 19a und die Positivlinse 20b hauptsächlich aufwärts und abwärts bewegt, wenn der Dreharm 18 gedreht wird.

Wird der Dreharm 18 gedreht, so bewegen sich die Negativlinse 19a und die Positivlinse 20b gegenüber den umgekehrten Bildern Ia und Ib in entgegenge­ setzter Richtung. Die Positionen der umgekehrten Bilder Ia und Ib werden jedoch in übereinstimmender Richtung verschoben.

Wie Fig. 2A zeigt, dient zum Erfassen der Drehposition des Dreharms 18 ein Positionssensor 221. In der Ausgangsstellung fallen die optischen Achsen der Linsen 19a und 20b mit den optischen Achsen OT zusammen.

Wie Fig. 3 zeigt, enthält der Aufwärts/Abwärts-Kompensationsmechanismus einen Zittersensor 250V zum Erfassen einer Handbewegungs-Zitterkomponente in Aufwärts/Abwärtsrichtung (Y-Richtung). Seine Ausgangssignale sowie diejenigen des Positionssensors 221 werden einer Steuerung 233 zugeführt. Diese steuert den Betrag der Aufwärts/Abwärtsbewegung infolge des Handzitterns und steuert den Treiber 222 eines Motors 22 zu dessen Antrieb um einen entsprechenden Betrag. Die Steuerung 233 bestimmt eine Zielposition für den Dreharm 18 zum Kompensieren der Bildpositionsänderung abhängig von dem mit dem Zittersensor 250V erfaßten Bewegungsbetrag. Dann veranlaßt die Steuerung 233 über den Treiber 222 ein Drehen des Dreharms 18 in die berechnete Zielposition, wobei sie die mit dem Positionssensor 221 erfaßte Position überwacht. Bei derartiger kontinuierlicher Steuerung wird die Zielposition laufend aktualisiert und das Zittern des Bildes infolge Aufwärts/Abwärts-Handbewegung kompensiert.

Der Rechts/Links-Kompensationsmechanismus 23 befindet sich zwischen den ersten Teilprismen 13a und 14a und den zweiten Teilprismen 13b und 14b. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Kompensationsmechanismus 23 in die optischen Achsen OP zwischen den ersten und den zweiten Teilprismen eingesetzt. Wie Fig. 2A und 2B zeigen, hat der Rechts/Links-Kompensationsmechanismus 23 denselben Aufbau wie der Aufwärts/Abwärts-Kompensationsmechanismus 17. Der Rechts/Links- Kompensationsmechanismus 23 hat einen Dreharm 24 zwischen der rechten und der linken optischen Achse OP und erstreckt sich parallel zu diesen. Der Dreharm 24 kann um eine Drehachse 24a drehen. Er hat eine rechte Kompensationslinsenfassung 24b und eine linke Kompensationslinsenfassung 24c.

Der Rechts/Links-Kompensationsmechanismus 23 enthält ein rechtes und ein lin­ kes Kompensationssystem 25 und 26 mit jeweils einer Negativlinse 25a (26a) und einer Positivlinse 25b (26b), die auf der optischen Achse OP angeordnet sind. Die Negativlinse 25a und die Positivlinse 26b werden jeweils mit der rechten Kompensationslinsenfassung 24b und der linken Kompensationslinsenfassung 24c gehalten. Die Positivlinse 25b und die Negativlinse 26a, die nicht mit den Lin­ senfassungen 24b und 24c gehalten sind, sind in dem Doppelfernrohr so fixiert, daß ihre optischen Achsen mit den optischen Achsen OP zusammenfallen.

Am vorderen Ende der Drehachse 24a ist ein Antriebsritzel 27 befestigt, das mit dem Ritzel 28a eines Motors 28 in Eingriff steht. Dieser dreht das Ritzel 28a vor­ wärts oder rückwärts. Dadurch wird der Dreharm 24 entsprechend gedreht.

Die optische Achse OP zwischen dem ersten Teilprisma 13a (14a) und dem zweiten Teilprisma 13b (14b) liegt senkrecht zu der Ebene der optischen Achse OT der Objektivlinse (Y-Richtung). Daher ist der Dreharm 24 so angeordnet, daß seine Drehachse 24a senkrecht zur Drehachse 18a des Dreharms 18 liegt. Dadurch können die Negativlinse 25a und die Positivlinse 26b in dem Kompensati­ onsmechanismus 23 in einer Ebene senkrecht zu den optischen Achsen OT ge­ dreht werden. Ein und derselbe Mechanismus wird also als Rechts/Links-Kom­ pensationsmechanismus 23 und als Aufwärts/Abwärts-Kompensationsmecha­ nismus 17 nur durch Ändern der Richtung der Drehachse verwendet.

An der Position des Rechts/Links-Kompensationsmechanismus 23 sind die Bilder Ic und Id um 90° gegenüber den Bildern Ia und Ib mit den ersten Teilprismen 13 und 14 um 90° gedreht. Durch Drehen des Dreharms 24 kann daher das Zittern der Bilder Ic und Id in Rechts/Links-Richtung kompensiert werden. Die Negativ­ linse 25a und die Positivlinse 26b bewegen sich zueinander entgegengesetzt. Da die beiden Linsen 25a und 26b eine negative bzw. eine positive Linse sind, erfolgt die Kompensation aber in übereinstimmender Richtung. Durch Drehen des Dreharms 24 wird also das Zittern des betrachteten Bildes in Rechts/Links-Rich­ tung kompensiert.

Gemäß Fig. 2A dient ein Positionssensor 227 zum Erfassen der Drehstellung des Dreharms 24 gegenüber einer Ausgangsposition.

Wie Fig. 3 zeigt, enthält der Rechts/Links-Kompensationsmechanismus 23 einen Zittersensor 250H zum Erfassen des Handzitterns in Rechts/Links-Richtung (X- Richtung). Seine Ausgangssignale und diejenigen des Positionssensors 227 werden einer Steuerung 235 zugeführt. Diese berechnet den Bewegungsbetrag in Rechts/Links-Richtung infolge Handzitterns und steuert den Treiber 228 des Motors 28 entsprechend. Die Steuerung bestimmt die Zielposition des Dreharms 24 zum Ausgleich der Positionsänderung des Bildes abhängig von dem mit dem Zittersensor 250H erfaßten Bewegungsbetrags. Dann steuert die Steuerung den Treiber 228 zum Drehen des Dreharms 24 in die berechnete Zielposition, wobei die Position überwacht wird, die der Positionssensor 227 erfaßt. Bei kontinuierli­ cher derartiger Steuerung wird die Zielposition des Bildes in Rechts/Links-Rich­ tung kompensiert.

Mit dieser Konstruktion werden die folgenden Vorteile erzielt.

Zunächst ist der Rechts/Links-Kompensationsmechanismus 23 so angeordnet, daß die Linsen 25a und 26b in einer Ebene orthogonal zu der Schwerkraftrichtung bewegt werden, wenn das Doppelfernrohr vom Benutzer horizontal gehalten wird.

In diesem Zustand wird der Antrieb des Dreharms 24 (d. h. die Bewegung der Linsen 25a und 26b) durch die Schwerkraft nicht beeinträchtigt. Andererseits ist der Aufwärts/Abwärts-Kompensationsmechanismus 17 so angeordnet, daß die Linsen 19a und 20b um die Achse 18a gedreht werden. Stimmt das Gewicht der Linsen 19a und 20b etwa überein, so daß der Dreharm 18 an der Achse 18a im Gleichgewicht ist, so wird die Bewegung der Linsen 19a und 20b, d. h. die Dre­ hung des Dreharms 18 durch die Schwerkraft nicht beeinträchtigt, auch wenn das Fernglas vom Benutzer horizontal gehalten wird. Da ferner der Dreharm 24 gleichfalls an der Achse 24a im Gleichgewicht ist, wird die Bewegung der Linsen 25a und 26b durch die Schwerkraft nicht beeinträchtigt, auch wenn das Doppel­ fernrohr nicht horizontal gehalten wird.

Somit erfordern der Aufwärts/Abwärts-Kompensationsmechanismus 17 und der Rechts/Links-Kompensationsmechanismus 23 keinen Antrieb mit relativ großem Drehmoment zum Ausgleich der Schwerkraft. Da das Moment der Antriebsvorrich­ tung klein sein kann, ist ihr Leistungsbedarf relativ gering, so daß eine kleine Batterie verwendet werden kann. Die Erfindung betrifft einen Teil eines Doppel­ fernrohrs, der Zittersensoren und Positionssensoren für die Kompensationslinsen enthält. Diese Elemente sind in Fig. 3 allgemein dargestellt. Ihre Einzelheiten gehören nicht unmittelbar zu der Erfindung. Jeder geeignete Zittersensor und/oder Positionssensor kann daher zum Steuern des Aufwärts/Abwärts-Kom­ pensationsmechanismus und/oder des Rechts/Links-Kompensationsmechanismus eingesetzt werden.

Auch wenn die Linsen 19a und 20b ungleiches Gewicht haben, muß der Motor 22 nicht sehr stark sein. Die Mechanismen können dann so abgeändert sein, daß der Dreharm 18 (24) an der Drehachse 18a (24a) weitgehend ausbalanciert ist. Hier­ zu kann an der Fassung der leichteren Linse ein Ausgleichsgewicht vorgesehen sein, wie in Fig. 12A und 12B gezeigt ist.

Fig. 4 zeigt perspektivisch eine Anordnung der optischen Elemente in einem Doppelfernrohr 2000 für ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht eines Rechts/Links-Kompensationsmechanismus 41 in dem Doppelfernrohr 2000.

Wie Fig. 4 zeigt, enthält das Doppelfernrohr 2000 eine rechte und eine linke Ob­ jektivlinse 31 und 32, ein rechtes und ein linkes Bildumkehrsystem 33 und 34 und ein rechtes und ein linkes Okularsystem 35 und 36.

Das rechte Umkehrsystem 33 ist ein Porroprisma vom Typ II und in ein erstes und ein zweites Teilprisma 33a und 33b unterteilt. Das linke Umkehrsystem 34, das gleichfalls ein Porroprisma vom Typ II ist, ist in ein erstes und ein zweites Teil­ prisma 34a und 34b unterteilt.

Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel enthält die optische Achse des rechten (oder linken) Teleskopsystems eine optische Achse OT von der Objektiv­ linse 31 (oder 32) zu dem Bildumkehrsystem 33 (oder 34), und eine optische Achse OP zwischen dem ersten und dem zweiten Teilprisma 33a und 33b (oder 34a und 34b) sowie eine optische Achse OE von dem Umkehrsystem 33 (oder 34) zu der Okularlinse 35 (oder 36). Die Achsen OT und OE sind parallel zueinander, die Achse OP ist senkrecht zur den Achsen OT und OE.

Auf der optischen Achse OT zwischen der Objektivlinse 31 (oder 32) und dem Umkehrsystem 33 (oder 34) ist ein Objektbild Ia (oder Ib) in der in Fig. 9 gezeig­ ten Weise umgekehrt.

Das Umkehrsystem 33 ist ähnlich dem Umkehrsystem 13 des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels. Auf der optischen Achse OP, d. h. zwischen dem ersten und dem zweiten Teilprisma 33a und 33b, wird ein Bild Ie, das um 90° gegenüber dem Bild Ia gedreht ist, mit dem ersten Teilprisma 33a in der in Fig. 11 gezeigten Weise erzeugt. Das Bild wird mit dem zweiten Teilprisma 33b aufgerichtet und durch die Okularlinse 35 betrachtet.

Die Umkehrsysteme 33 und 34 sind symmetrisch zu einer Ebene angeordnet, die mittig zwischen den optischen Achsen OT und OP sowie parallel zu diesen Ach­ sen liegt. Deshalb wird auf der optischen Achse OP, d. h. zwischen dem ersten und dem zweiten Teilprisma 34a und 34b, ein um -90° gegenüber dem Bild Ib ge­ drehtes Bild mit dem ersten Teilprisma 34a in der in Fig. 11 gezeigten Lage er­ zeugt. Mit dem zweiten Teilprisma 34b wird das Bild aufgerichtet und dann durch die Okularlinse 36 betrachtet.

Zwischen den Objektivlinsen 31 und 32 und den ersten Teilprismen 33a und 34a befindet sich ein Aufwärts/Abwärts-Kompensationsmechanismus 37. Dieser ist ähnlich dem Kompensationsmechanismus 17 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut.

Der Aufwärts/Abwärts-Kompensationsmechanismus 37 hat einen Dreharm 38, der eine rechte und eine linke Kompensationslinse 39a und 40b hält. Die Achse 38a des Dreharms 38 liegt in der Mitte zwischen den beiden optischen Achsen OT und des rechten und des linken Teleskopsystems und parallel zu diesen. In Richtung rechtwinklig und beiderseits der Achse 38a (d. h. in X-Richtung in Fig. 4) liegen eine rechte Kompensationslinsenfassung 38b und eine linke Kompensati­ onslinsenfassung 38c. Die beiden Kompensationssysteme 39 und 40 sind so an­ geordnet, daß die optischen Achsen OT sie schneiden. Ähnlich wie bei dem er­ sten Ausführungsbeispiel hält die rechte Kompensationslinsenfassung 38b eine Negativlinse 39a und eine linke Kompensationslinsenfassung 38c eine Positiv­ linse 40b.

Die Negativlinsen 39a und 40a sind gleichartige Linsen, die Positivlinsen 39b und 40b sind gleichartige Linsen. Ferner sind die Linsen 39a und 40b so ausgebildet, daß bei einer Verlagerung ihrer optischen Achsen rechtwinklig zu den optischen Achsen OT ihre Strahlengänge um gleiche Beträge, jedoch entgegengesetzt zu­ einander verlagert werden. Die Positivlinse 39b und die Negativlinse 40a, die nicht mit dem Dreharm 38 gehalten sind, sind so angeordnet, daß ihre optischen Achsen mit den optischen Achsen OT zusammenfallen.

Ähnlich wie bei dem Kompensationsmechanismus 17 des ersten Ausführungsbei­ spiels werden die Negativlinse 39a und die Positivlinse 40b durch Drehen des Dreharms 38 in einer Ebene senkrecht zu den optischen Achsen OT der Tele­ skopsysteme entgegengesetzt zueinander verlagert.

Zwischen den ersten Teilprismen 33a und 40a und den zweiten Teilprismen 33b und 40b befindet sich ein Rechts/Links-Kompensationsmechanismus 41. Dieser enthält einen Dreharm 45, der eine rechte und eine linke Kompensationslinse 46 und 47 hält. Der Dreharm 45 kann um eine Achse 42 (Fig. 5 und 6) gedreht wer­ den. Die Achse 42 liegt mittig zwischen den optischen Achsen OP der Tele­ skopsysteme und parallel zu diesen. In Richtung rechtwinklig über einer Ebene, die die optischen Achsen OT enthält, d. h. in Fig. 4 in Y-Richtung, sind eine rechte Kompensationslinsenfassung 43 und eine linke Kompensationslinsenfassung 44 längs der X-Richtung zueinander entgegengesetzt angeordnet. Die rechte und die linke Kompensationslinse 46 und 47 sind in den Linsenfassungen 43 und 44 gehalten. Wie Fig. 5 und 6 zeigen, sind die Kompensationslinsen 46 und 47 Ne­ gativlinsen mit gleicher Brechkraft. Werden sie zueinander entgegengesetzt be­ wegt, so werden ihre Strahlengänge zueinander entgegengesetzt, jedoch um glei­ che Beträge verlagert.

Auf der Achse 42 ist ein Antriebsritzel 42a befestigt, das mit einem Ritzel 48a ei­ nes Motors 48 in Eingriff steht. Der Motor 48 wird in beiden Richtungen derart ge­ dreht, daß das Ritzel 48a sich vorwärts und rückwärts dreht. Wie Fig. 6 zeigt, wird der Dreharm 45 bei Drehung des Ritzels 48a im Uhrzeigersinn um die Drehachse 42 über das Antriebsritzel 42a im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Wird das Ritzel 48a im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so wird der Dreharm 45 im Uhrzeigersinn gedreht.

Wie vorstehend beschrieben, werden die Negativlinsen 46 und 47 durch Drehen des Dreharms 45 mit dem Motor 48 zueinander entgegengesetzt in einer Ebene senkrecht zu den optischen Achsen OP und parallel zu einer Ebene bewegt, die die optischen Achsen OT der Teleskopsysteme enthält. Da die Negativlinsen 46 und 47 auf einem Kreis bewegt werden, dessen Mitte auf der Rotationsachse der Achse 42 liegt, werden sie in Fig. 4 in X-Richtung und auch in Richtung senkrecht zu den Achsen X und Y bewegt. Der Betrag der Verlagerung in X-Richtung ist klein und kann vernachlässigt werden. Die Negativlinsen 46 und 47 werden also hauptsächlich in Y-Richtung bewegt, wenn der Dreharm 45 gedreht wird.

Wird der Dreharm 45 gedreht, so werden die Negativlinsen 46 und 47 bezüglich der umgekehrten Bilder Ia und Ib in entgegengesetzten Richtungen bewegt. Da die Bilder Ie und If zwischen den ersten Teilprismen 33a und 34a und den zweiten Teilprismen 33b und 34b gegenüber den umgekehrten Bildern 1a und Ib um 90° in entgegengesetzten Richtungen gedreht sind, werden sie durch Drehen des Dreharms 45, d. h. durch Bewegen der Negativlinsen 46 und 47, zueinander ent­ gegengesetzt in übereinstimmender Richtung verschoben, wenn sie durch die Okularlinsen 35 und 36 betrachtet werden. Durch Drehen des Dreharms 45 wird also ein Zittern der Bilder infolge Handzitterns in Rechts/Links-Richtung kompen­ siert.

Die Linsen 46 und 47 können auch Positivlinsen mit übereinstimmender Brech­ kraft sein.

In 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 Position der Linsenfassung 38 verwendet. Da das Steuersystem oben an Hand der Fig. 3 erläutert wurde, kann auf eine nochmalige Beschreibung für das zweite Ausführungsbeispiel verzichtet werden.

Der Aufwärts/Abwärts-Kompensationsmechanismus 37 und der Rechts/Links- Kompensationsmechanismus 41 erfordern keinen Motor mit relativ großem Drehmoment zum Ausgleich der Schwerkraft. Da das Drehmoment des Motors klein sein kann, ist auch sein Leistungsbedarf relativ klein, und deshalb kann auch die als Stromquelle verwendete Batterie klein sein. Da die optischen Um­ kehrsysteme 33 und 34 symmetrisch angeordnet sind, so daß die Bilder Ie und If zueinander entgegengesetzt gedreht werden, können gleichartige Kompensati­ onslinsen 46 und 47 verwendet werden. Dadurch ergibt sich ein einfacher Aufbau des Rechts/Links-Kompensationsmechanismus.

Es sei bemerkt, daß bei der vorstehenden Ausführungsform der Arm 64 an der Achse 64a möglicherweise nicht ausbalanciert ist. Der Gewichtsunterschied der Linsen 62 und 63 ist allgemein jedoch sehr gering, so daß auch bei dieser Kon­ struktion der Motor 66 kein starkes Drehmoment haben muß. Durch ein Aus­ gleichsgewicht 301 auf der leichteren Seite des Arms 64, wie es in Fig. 13 und 14 gezeigt ist, kann der Arm 64 an der Drehachse 64a ausbalanciert werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen haben zwei zueinan­ der entgegengesetzt bewegte Linsen eine derartige Brechkraft, daß die Bilder mit übereinstimmenden Beträgen in zueinander entgegengesetzter Richtung verlagert werden, wenn die Linsen mit übereinstimmendem Betrag bewegt werden. Fig. 13 und 14 zeigen einen gegenüber Fig. 2A und 2B abgeänderten Kompensations­ mechanismus 61, der anstelle eines jeden vorstehend beschriebenen Kompen­ sationsmechanismus 17, 23 und/oder 37 eingesetzt werden kann. Er enthält eine Negativlinse 62 und eine Positivlinse 63, deren optische Achsen mit den opti­ schen Achsen OR und OL übereinstimmen, wenn sich der Dreharm 64 in seiner Neutralstellung befindet. Bei diesem Beispiel wird angenommen, daß bei einer Bewegung der Linsen 62 und 63 in entgegengesetzten Richtungen, jedoch mit übereinstimmenden Beträgen die Bilder um K1 bzw. K2 verschoben werden, wobei z. B. gilt:

K1 : K2 = -1,44 : 1.

Um den Verschiebebetrag der Bilder einander anzugleichen, werden die Bewe­ gungsbeträge der Linsen umgekehrt proportional dem Verhältnis der Verschiebe­ beträge der Bilder bestimmt. Wie Fig. 14 zeigt, haben die Länge L1 zwischen der Mitte der Negativlinse 62 und der Drehachse 64a und die Länge L2 zwischen der Mitte der Positivlinse 63 und der Drehachse 64a des Verhältnis L1 : L2 = 1 : 1,44. Der Abstand L zwischen den optischen Achsen OR und OL wird also geteilt, um die vorstehende Bedingung zu erfüllen. Es muß also gelten:

|K1/K2| = |L2/L1

Wird bei dieser Konstruktion ein Motor 66 entsprechend der von Hand eingeführ­ ten Zitterbewegung des Doppelfernrohrs betrieben, so wird der Arm 64 über ein Ritzel 66a und ein Ritzel 65 geschwenkt, um die Linsen 62 und 63 so zu bewe­ gen, daß die Bilder um gleiche Beträge verschoben werden. Entsprechend kann das Zittern der Bilder mit dem Kompensationsmechanismus 61 kompensiert wer­ den. Wenn die Bewegungsbeträge der Linsen 62 und 63 mit D1 und D2 bezeich­ net sind, so wird die folgende Bedingung erfüllt:

K1 : K2 = D2 : D1

Bei diesem Mechanismus wird der Arm 64 um die Achse 64a geschwenkt, auf der er keinen Gewichtsausgleich hat. Der Gewichtsunterschied der Linsen 62 und 63 ist jedoch allgemein sehr klein, weshalb der Motor 66 nicht sehr stark sein muß.

Wie vorstehen beschrieben, sieht die Erfindung einen Kompensationsmechanis­ mus mit einem um eine Drehachse drehbaren Arm vor. Die Drehachse liegt paral­ lel zu den optischen Achsen der Teleskopsysteme. Mindestens ein optisches Element (z. B. eine Linse) des rechten und des linken Kompensationssystems ist am jeweiligen Ende des Arms gehalten. Der Arm ist an der Drehachse weitgehend ausbalanciert.

Wenn eine vorbestimmte Verschiebung des Bildes durch das optische Element des rechten Kompensationssystems erfolgt, so ist deren Betrag K1, für das linke Kompensationssystem K2. Der Abstand L1 zwischen der Mitte des optischen Elements des einen Kompensationssystems und der Drehachse und der Abstand L2 zwischen der Mitte des optischen Elements des anderen Kompensationssy­ stems erfüllen die folgende Beziehung:

|K1/K2| = |L2/L1

Die optischen Elemente beider Kompensationssysteme werden dann um einen Betrag D1 und D2 verlagert. Es gilt dann:

|L1/L2| = |D1/D2

Ist K1 gleich K2, so muß die Drehachse in der Mitte zwischen den optischen Ach­ sen der Teleskopsysteme liegen. Wenn dann die optischen Elementen an den Enden des Arms weitgehend übereinstimmendes Gewicht haben, so ist kein Ausgleich erforderlich. Ist ihr Gewicht jedoch unterschiedlich, so sollte vorzugs­ weise auf der leichteren Seite des Arms ein Ausgleichsgewicht vorgesehen sein.

Wenn andererseits K1 ungleich K2 ist, so muß die Drehachse an einer die vor­ stehend genannte Bedingung erfüllenden Position liegen. Wenn in diesem Fall der Arm an der Drehachse weitgehend ausbalanciert ist, so ist kein Ausgleichs­ gewicht erforderlich. Trifft dies jedoch nicht zu, so sollte vorzugsweise ein Aus­ gleichsgewicht auf der leichteren Seite des Arms angeordnet sein.

Claims (6)

1. Doppelfernrohr mit Zitterkompensationssystem zum Kompensieren einer Zitterbewegung der Bilder infolge Zitterbewegung des Doppelfernrohrs, mit zwei Teleskopsystemen,
einem ersten und einem zweiten optischen Kompensationssystem in den Teleskopsystemen, deren optische Achsen das jeweilige Kompensationssy­ stem schneiden,
einen um eine Drehachse parallel zu den optischen Achsen der Tele­ skopsysteme drehbaren Dreharm, der an seinen Enden jeweils mindestens ein optisches Element des ersten bzw. zweiten Kompensationssystems hält,
wobei die Drehachse zwischen den optischen Achsen der Teleskopsysteme angeordnet ist und der Dreharm an der Drehachse weitgehend ausbalanciert ist, und
einem Betätiger zum Drehen des Dreharms um die Drehachse entsprechend einer Zitterbewegung des Doppelfernrohrs.

2. Doppelfernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bewe­ gung des mindestens einen optischen Elements des ersten Kompensations­ systems um einen vorbestimmten Betrag das zugehörige Bild um einen Be­ trag K1 verlagert wird, daß bei Bewegung des mindestens einen optischen Elements des zweiten Kompensationssystems um den vorbestimmten Betrag das zugehörige Bild um einen Betrag K2 verlagert wird, und daß der Abstand L1 zwischen der Mitte des mindestens einen optischen Elements des ersten Kompensationssystems und der Drehachse und der Abstand L2 zwischen der Mitte des mindestens einen optischen Elements des zweiten Kompensationssystems und der Drehachse die folgende Beziehung erfüllen:
|K1/K2| = |L2/L1

3. Doppelfernrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag K1 gleich dem Betrag K2 ist, und daß die optischen Elemente der Kompen­ sationssysteme übereinstimmendes Gewicht haben.

4. Doppelfernrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag K1 gleich dem Betrag K2 ist, daß das Gewicht des mindestens einen opti­ schen Elements des ersten Kompensationssystems unterschiedlich zu dem Gewicht des mindestens einen optischen Elements des zweiten Kompensa­ tionssystems ist, und daß der Dreharm mit einem Gewichtsausgleich verse­ hen ist, durch den der Dreharm an der Drehachse weitgehend ausbalanciert wird.

5. Doppelfernrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beträge K1 und K2 ungleich sind.

6. Doppelfernrohr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreh­ arm mit einem Gewichtsausgleich zum Ausbalancieren an der Drehachse versehen ist.