DE19947125B4

DE19947125B4 - Vorrichtung zum Stabilisieren eines optischen Bildes

Info

Publication number: DE19947125B4
Application number: DE19947125A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Enomoto; Shinji Tsukamoto
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Ricoh Imaging Co Ltd
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: JP3579595B2; DE19947125A1; JP2000105343A; US6226124B1

Abstract

Vorrichtung zum Stabilisieren eines optischen Bildes, mit einem Detektor zum Erfassen des Zitterbetrages einer optischen Vorrichtung,
einem optischen Korrektursystem zum Korrigieren einer Zitterbewegung des fokussierten Bildes, die durch Zitterbewegung der optischen Vorrichtung erzeugt wird,
einem Antriebssystem mit einem Schrittmotor und einem Transmissionsmechanismus zwischen dem Schrittmotor und dem optischen Korrektursystem zum Umsetzen einer Drehbewegung des Schrittmotors in eine lineare Bewegung des optischen Korrektursystems, wobei das Antriebssystem das optische Korrektursystem bei einem Drehschritt um einen vorbestimmten Betrag linear bewegt,
einem Steuersystem zum Steuern des Antriebssystems derart, daß bei einem Unterschied des erfaßtenZitterbetrages und von Positionsdaten des optischen Korrektursystems, der, berechnet für einen Antriebsschritt des Antriebssystems, einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht, das Antriebssystem zum Kompensieren des Unterschiedes durch Steuern des Speisestroms einer Wicklung des Schrittmotors betrieben wird,
während bei einem Unterschied unter dem vorbestimmten Schwellenwert die Wicklung durch das Steuersystem abgeschaltet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zitterkorrektur des fokussierten Bildes einer optischen Vorrichtung, die durch das Zittern der Hand des Benutzers erforderlich ist.

Es ist bereits bekannt, optische Vorrichtungen wie z.B. ein Doppelfernrohr mit einem Bildstabilisator auszurüsten, der das Zittern eines fokussierten Bildes infolge des Handzitterns des Benutzers korrigiert. Dieser Bildstabilisator enthält ein optisches Korrektursystem, das um einen vorbestimmten Betrag in einer solchen Richtung bewegt wird, daß die Zitterbewegung des fokussierten Bildes kompensiert wird und dieses stabil erscheint.

Als Antrieb für das Korrektursystem wird z.B. ein Schrittmotor verwendet. Dieser hat einen Läufer, einen Ständer und eine Wicklung. Der Ständer umgibt den Läufer. Die Wicklung ist auf dem Ständer angeordnet. Fließt ein elektrischer Strom durch die Wicklung, so wird der Ständer erregt, so daß der Läufer durch Anziehungs- und Abstoßungskräfte zwischen ihm und dem Ständer gedreht wird.

Der Betrag der Drehung und deren Richtung werden durch Steuern des die Ständerwicklung speisenden Stroms bestimmt.

Ein Transmissionsmechanismus setzt die Drehbewegung des Läufers in eine Linearbewegung in einer Ebene lotrecht zu der optischen Achse des Korrektursystems um. Der Bewegungsbetrag des Korrektursystems, der einem Drehschritt des Schrittmotors entspricht, bestimmt sich durch den Winkel eines Drehschritts des Schrittmotors und die Konstruktion des Transmissionsmechanismus. Der Bewegungsbetrag des Korrektursystems wird also durch Steuern der Schrittzahl der Drehung des Schrittmotors bestimmt. Ferner werden die Positionsdaten des Korrektursystems durch Zählen der Schrittzahl erfaßt.

Wird keine Zitterbewegung der optischen Vorrichtung erfaßt und ist daher ein Antrieb des Korrektursystems nicht erforderlich, so sollte der Läufer in seiner Drehposition fixiert sein. Der Erregungszustand des Ständers sollte beibehalten werden, um den Läufer in der gegenwärtigen Drehposition zu fixieren, und deshalb wird der elektrische Strom kontinuierlich durch die Ständerwicklung geleitet. Dient der Schrittmotor als Antrieb für das Korrektursystem, so ist also ein kontinuierliches Aufrechterhalten des Stromflusses auch ohne Antrieb des Korrektursystems erforderlich. Dann verursacht der Einsatz des Schrittmotors aber einen großen Stromverbrauch und ist daher nicht ökonomisch.

Aus der DE 197 25 592 A1 ist ein Doppelfernrohr mit einer Vorrichtung zur Schwingungskompensation bekannt. Diese Vorrichtung umfaßt zwei Korrekturlinsen, die als Bewegungseinheit in einem Trägerrahmen gelagert sind. Ein Antrieb mit zwei Motoren bewegt den Trägerrahmen in zwei zueinander senkrechten Richtungen. Die Art und Weise, wie diese beiden Motoren mit elektrischem Strom gespeist werden, ist in der DE 197 25 592 A1 nicht explizit beschrieben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Stabilisieren eines optischen Bildes anzugeben, die einen geringeren Stromverbrauch hat.

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

Nur wenn der Unterschied des mit dem Detektor erfaßten Zitterbetrages und der Positionsdaten des Korrektursystems, berechnet aus der Schrittlänge des Antriebssystems, außerhalb eines Bereichs zwischen einem positiven und einem negativen Wert des vorbestimmten Schwellenwertes liegt, fließt ein Antriebsstrom durch die Wicklung des Schrittmotors. Liegt der Unterschied hingegen in diesem Bereich, so wird der Schrittmotor nicht gespeist. Daher ist der Stromverbrauch dann reduziert und der Einbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung z.B. in ein Doppelfernrohr ökonomisch.

Bei den Weiterbildungen nach Anspruch 5 oder 6 wird ein Fehlschritt in der Steuerung des Schrittmotors verhindert, wenn die Wicklung erneut eingeschaltet wird, nachdem.sie in beliebiger Stellung des Läufers abgeschaltet wurde.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 wird der Läufer des Schrittmotors nicht unerwartet durch eine externe Kraftwirkung gedreht, wenn die Wicklung abgeschaltet ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
1 den Querschnitt eines Doppelfernrohrs, in das eine Korrekturvorrichtung nach der Erfindung eingebaut ist,
2 eine perspektivische Carstellung einer Korrekturvorrichtung, auf die Ausführungsbeispiele der Erfindung angewendet werden,
3 die Vorderansicht der in 2 gezeigten Korrekturvorrichtung,
4 das Blockdiagramm der Steuerschaltung eines optischen Korrektursystems,
5A und 5B das Flußdiagramm einer Korrektursteuerung als erstes Ausführungsbeispiel,
6A die grafische Darstellung der manuellen Zitterbewegung und einer Bewegung des optischen Korrektursystems bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
6B den Verlauf des Speisestroms eines Schrittmotors einer vorbekannten Vorrichtung,
6C den Verlauf des Speisestroms eines Schrittmotors bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
7 die grafische Darstellung des Drehmomentverlaufs des Läufers eines Schrittmotors,
8A, 8B und 8C das Flußdiagramm einer Korrektursteuerung als zweites Ausführungsbeispiel,
9 die Positionsbeziehung zwischen einem Läufer und einem Ständer bei gespeister Wicklung,
10 die Positionsbeziehung zwischen dem Läufer und dem Ständer bei stromloser Wicklung,
11 eine weitere Positionsbeziehung zwischen Läufer und Ständer bei stromloser Wicklung,
12A eine grafische Darstellung des Verlaufs des Handzitterns und einer Bewegung des optischen Korrektursystems als zweites Ausführungsbeispiel, und
12B den Verlauf des Speisestroms des Schrittmotors über der Zeit beim zweiten Ausführungsbeispiel.
Bei dem in 1 gezeigten Doppelfernrohr tritt das Licht durch zwei Objektivlinsen 31 und 32 ein und wird durch zwei Korrekturlinsen 21 und 22 auf zwei optische Bildaufrichtesysteme 41 und 42 gerichtet. Jedes Bildaufrichtesystem 41, 42 ist ein Portoprisma, das aus zwei rechtwinkligen ^`Prismen besteht und ein aufrechtes Bild abgibt. Das Licht wird dann auf zwei Okulare 51 und 52 gerichtet. Die Korrekturlinse 21, die Objektivlinse 31, das Bildaufrichtesystem 41 und das Okular 51 bilden also ein linkes optisches System, und die Korrekturlinse 22, die Objektivlinse 32, das Bildaufrichtesystem 42 und das Okular 52 bilden ein rechtes optisches System. Die Objektivlinse 31 hat eine optische Achse Ol, die Objektivlinse 32 eine optische Achse Or. Das Okular 51 hat eine optische Achse Ol', das Okular 52 eine optische Achse Or'.
Die Objektivlinse 31 ist in einem Objektivtubus 31A, die Objektivlinse 32 in einem Objektivtubus 32A angeordnet. Der Objektivtubus 31A ist in einer Öffnung 13B eines Trägers 13A eines linken Gehäuses 13 so gehalten, daß er in Richtung der optischen Achse Ol bewegt werden kann. Ähnlich ist der Objektivtubus 32A in einer Öffnung 14B an einem Träger 14A eines rechten Gehäuses 14 so gehalten, daß er in Richtung der optischen Achse Or bewegt werden kann.
Das Okular 51 ist in einem Okulartubus 51A, das Okular 52 in einem Okulartubus 52A angeordnet. Der Okulartubus 51A ist an einem Träger 13D des linken Gehäuses 13 befestigt, der Okulartubus 52A ist an einem Träger 14D des rechten Gehäuses 14 befestigt. Das Porroprisma des Bildumkehrsystems 41 ist in einer Prismenkammer 13C zwischen dem Träger 13A und dem Träger 13D des linken Gehäuses 13 angeordnet. Das Porroprisma des Bildumkehrsystems 42 ist in einer Prismenkammer 14C zwischen dem Träger 14A und dem Träger 14D in dem rechten Gehäuse 14 angeordnet.
Ein Eingriffsteil (nicht dargestellt) das der Prismenkammer 14C gegenübersteht, ist an der Außenfläche der Prismenkammer 13C vorgesehen, ein weiteres Eingriffsteil (nicht dargestellt) das der Prismenkammer 13C gegenübersteht, ist an der Außenfläche der Prismenkammer 14C vorgesehen, so daß beide Prismenkammern 13C und 14C miteinander gekoppelt sind.
Ein Drehring 90 befindet sich zwischen dem Okulartubus 51A und dem Okulartubus 52A. An ihm ist eine Drehachse 91 befestigt, die auf der zentralen Achse angeordnet ist. Eine Hebeachse 92 ist mit der Drehringachse 91 verschraubt. Sie ist mit dem Objektivtubus 31A über einen linken Arm 93 und mit dem Objektivtubus 32A über einen rechten Arm 94 verbunden.
Wird der Drehring 90 gedreht, so wird die Drehbewegung über die Drehringachse 91 der Hebeachse 92 mitgeteilt, so daß diese sich längs der optischen Achsen Ol und Or bewegt. Die Drehbewegung des Drehrings 90 wird dabei in eine Längsbewegung für die Hebeachse 92 in Richtung der optischen Achsen Ol und Or umgesetzt. In dem linken optischen System wird die Bewegung der Hebeachse 92 auf den Objektivtubus 31A über den linken Arm 93 übertragen. In dem rechten optischen System wird die Bewegung der Hebeachse 92 über den rechten Arm 94 auf den Objektivtubus 32A übertragen. Die Objektivtuben 31A und 32A werden also gleichmäßig und gleichzeitig entsprechend der Bewegung der Hebeachse 92 in Richtung der optischen Achsen Ol und Or bewegt.
Der Drehring 90, die Drehringachse 91, die Hebeachse 92, der linke und der rechte Arm 93 und 94 und die Objektivtuben 31A und 32A bilden eine integrale Fokussiereinheit. Die synchrone Bewegung der Objektivtuben 31A und 32A längs der optischen Achsen Ol und Or wird durch den Drehring 90 eingeleitet. Daher kann eine Fokussieroperation durch Drehen des Drehrings 90 im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn um einen vorbestimmten Betrag erreicht werden.
Das linke Gehäuse 13 kann um die optische Achse Ol der Objektivlinse 31 und das rechte Gehäuse 14 um die optische Achse Or der Objektivlinse 32 entsprechend dem wechselnden Eingriff der Eingriffsteile gegenüber jeder Prismenkammer 13C und 14C des linken und des rechten Gehäuses 13 und 14 gedreht werden. Die Drehung des linken Gehäuses 13 und des rechten Gehäuses 14 wird synchronisiert und ist unabhängig von der integralen Fokussiereinheit. Das linke Gehäuse 13 und das rechte Gehäuse 14 kommen mit den Eingriffsteilen an den Außenflächen der Prismenkammern 13C und 14C in Eingriff. Wird das linke Gehäuse 13 im Uhrzeigersinn um die optische Achse Ol gedreht, so dreht sich das rechte Gehäuse 14 im Gegenuhrzeigersinn um die optische Achse Or; wird das linke Gehäuse 13 im Gegenuhrzeigersinn um die optische Achse Ol gedreht, so dreht sich das rechte Gehäuse 14 im Uhrzeigersinn um die optische Achse Or, wobei der Pupillenabstand eingestellt wird.
Unter "Querrichtung" ist in dieser Beschreibung die Richtung parallel zur Standardebene zu verstehen, auf der die optischen Achsen Ol und Or liegen und die lotrecht zu diesen optischen Achsen ist. Unter "Längsrichtung" ist die Richtung normal zu der Normalebene zu verstehen. Wenn das Doppelfernrohr 1 in Normalposition ist, entspricht also die Querrichtung der horizontalen Richtung und die Längsrichtung der vertikalen Richtung.
2 zeigt perspektivisch eine Kompensationsvorrichtung für die Zitterbewegung eines fokussierten Bildes, auf die ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung angewendet wird, 3 zeigt die Vorderansicht.
Ein Linsenhalter 20 besteht aus Halteteilen 20L und 20R, in denen Korrekturlinsen 21 und 22 befestigt sind, und einem Verbindungsteil 20C, der die Halteteile 20L und 20R verbindet. Der Halteteil 20L und der Halteteil 20R sind Platinen, die zu dem Verbindungsteil 20C symmetrisch plaziert sind und so dick sind, daß sie die Korrekturlinsen 21 und 22 halten können.
Eine Bohrung 20a und eine Bohrung 20b, die vorbestimmte Tiefe haben, sind oben und unten an der linken Seitenkante des Halteteils 20L vorgesehen. Die Mittelachse der Bohrungen 20a und 20b liegt parallel zu einer Ebene, auf der die optischen Achsen Ol und Or liegen, und liegt normal zu diesen optischen Achsen. Ähnlich sind Bohrungen 20c und 20d in der rechten Seitenkante des Halteteils 20R vorgesehen.
Eine Führungsschiene 61 hat parallele Quertührungsteile 61a und 61b und einen diese verbindenden Längsführungsteil 61c. Dessen Länge entspricht etwa dem Abstand zwischen den Bohrungen 20a und 20b. Der Quertührungsteil 61a ist in der Bohrung 20a, der Querführungsteil 61b in der Bohrung 20b verschiebbar.
Eine Führungsschiene 62 hat parallele Quertührungsteile 62a und 62b und einen diese verbindenden Längsführungsteil 62c. Dessen Länge entspricht etwa dem Abstand zwischen den Bohrungen 20c und 20d. Der Quertührungsteil 62a ist in der Bohrung 20c, der Querführungsteil 62b in der Bohrung 20d verschiebbar.
Der Linsenhalter 20 wird mit den Führungsschienen 61 und 62 gehalten und kann in Querrichtung zwischen den äußeren Enden der Querführungsteile 61a und 61b mit Anschlag an den inneren Enden der Bohrungen 20a und 20b und den äußeren Enden der Querführungsteile 62a und 62b mit Anschlag an den inneren Enden der Bohrungen 20c und 20d verschoben werden.
Der Längsführungsteil 61c ist an einem Vorsprung 12 an der Innenseite des Außenrahmens des Doppelfernrohrs 1 so befestigt, daß er in seiner Längsrichtung verschoben werden kann. Ähnlich ist der Längsführungsteil 62c an einem Vorsprung 13 an der Innenseite des Außenrahmens des Doppelfernrohrs 1 so befestigt, daß er in seiner Längsrichtung verschoben werden kann.
Der Verbindungsteil 20C ist würfelförmig und hat eine Öffnung 23. Diese Öffnung 23 ist durch zueinander parallele Innenflächen 23a und 23b begrenzt, die parallel zur Ebene der optischen Achsen Ol und Or liegen, und durch Innenflächen 23c und 23d rechtwinklig zu den Innenflächen 23a und 23b.
Ein erster Direktantrieb 133 und ein zweiter Direktantrieb 134 sind in der Öffnung 23 angeordnet. Der erste Direktantrieb 133 hat einen Schrittmotor 133a und Achsteile 133b, 133c (bewegliche Teile). Diese gehören zu ein und derselben Achse. Der Schrittmotor 133a hat eine Gehäuse 133d und einen Läufer (in 2 und 3 weggelassen) in dem Gehäuse 133d. Der Läufer kann in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung um die zentrale Achse der Achsteile 133b und 13c drehen. Das Motorgehäuse 133d ist an der Innenseite (in 2 und 3 weggelassen) des Doppelfernrohrs 1 befestigt.
Die Achsteile 133b und 133c können in ihrer Längsrichtung verschoben und durch den Läufer außerdem gedreht werden. Auf den Achsteilen 133b und 133c sind Gewinde (in 2 und 3 weggelassen) vorgesehen, auf denen jeweils ein Innengewinde (nicht dargestellt) einer Buchse des Motorgehäuses 133d angeordnet ist.
Wird der Läufer in Vorwärtsrichtung gedreht, so wird der Achsteil 133b ausgedreht und der Achsteil 133c in derselben Richtung eingedreht. Wird der Läufer in Gegenrichtung gedreht, so wird der Achsteil 133b eingedreht und der Achsteil 133c in derselben Richtung ausgedreht. Die Spitze des Achsteils 133b ist in dauerndem Gleitkontakt mit der Fläche 23c, die Spitze des Achsteils 133c ist in dauerndem Gleitkontakt mit der Fläche 23d.
Die Drehbewegung des Läufers des Schrittmotors 133a wird also auf den Linsenhalter 20 übertragen, nachdem sie in eine Linearbewegung in Querrichtung des Achsteils 133b über einen Schraubspindelmechanismus umgesetzt wurde. Dieser enthält die Achsteile 133b und 133c (bewegliche Teile), die Gewinde an diesen Achsteilen 133b und 133c und die Innengewinde der Buchse des Motorgehäuses 133d, die auf den Gewinden der Achsteile 133b und 133c geführt sind.
Der zweite Direktantrieb 134 hat einen ähnlichen Aufbau wie der erste Direktantrieb 133. Der Läufer eines Schrittmotors 134a kann in Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung um die zentrale Längsachse des Motorgehäuses 134d gedreht werden. Dreht sich der Läufer in Vorwärtsrichtung, so wird ein Achsteil 134b ausgedreht und ein Achsteil 134c in derselben Richtung eingedreht. Dreht sich der Läufer in Gegenrichtung, so wird der Achsteil 134b eingedreht und der Achsteil 134c mit gleichzeitiger Gegendrehung ausgedreht. Die Spitze des Achsteils 134b steht in dauernder Gleitberührung mit der Fläche 23a, die Spitze des Achsteils 134c steht in dauernder Gleitberührung mit der Fläche 23b. Die Achsteile 134b und 134c gehören zu ein und derselben Achse.
Dreht der Läufer des Schrittmotors 133a in Vorwärtsrichtung, so verschiebt sich der Achsteil 133b in Richtung x1 (3) und der Achsteil 133 wird eingedreht, so daß der Linsenhalter 20 in Richtung x1 bewegt wird. Dreht der Läufer des Schrittmotors 133a in Gegenrichtung, so wird der Achsteil 133b eingedreht, und der Achsteil 133c in Richtung x2 (siehe 3) ausgedreht, so daß der Linsenhalter 20 in Richtung x2 bewegt wird.
Dreht der Läufer des Schrittmotors 134a in Vorwärtsrichtung, so wird der Achsteil 134b in Richtung y1 (3) ausgedreht und der Achsteil 134c wird eingedreht, so daß der Linsenhalter 20 in Richtung y1 bewegt wird. Dreht der Läufer des Schrittmotors 134a in Gegenrichtung, so wird der Achsteil 134b eingedreht und der Achsteil 134c in Richtung y2 (3) ausgedreht, so daß der Linsenhalter 20 in Richtung y2 bewegt wird.
Ähnlich wie bei der Querrichtung wird die Drehung des Läufers des Schrittmotors 134a in eine Linearbewegung in Längsrichtung der Achsteile 134b und 134c umgesetzt und auf den Linsenhalter 20 übertragen. Der Transmissionsmechanismus enthält die Achsteile 134b und 134c (bewegliche Teile), auf diesen die Gewinde 134b und 134c sowie ein Innengewinde einer Buchse des Motorgehäuses 134d, das auf den Achsteilen 134b und 134c geführt ist.
In dieser Beschreibung ist ein Antriebsschritt eine Bewegungseinheit der Schrittmotore 133a und 134a, und ein Schritt der Antriebsbewegung betrifft eine Drehschrittverschiebung der Achsteile 133b, 133c, 134b, 134c, wenn der Schrittmotor 133a bzw. 134a um einen Schritt gedreht wird.
Wie 1 zeigt, ist die vorstehend beschriebene Vorrichtung in das Doppelfernrohr 1 so eingebaut, daß die Korrekturlinsen 21 und 22 zwischen den Objektivlin sen 31, 32 und den Okularen 51, 52 längs des Strahlengangs der Obkjektivlinsen 31, 32 verstellt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel dient als erster bzw. zweiter Direktantrieb 133 bzw. 134 ein Linear-Schrittbetätiger SPS 20 (COPAL ELECTRONICS CO., LTD.). Die Schrittweite diese Antriebs beträgt 25 μm. Die Steigung der Gewinde auf den Achsteilen 133b, 133c, 134b, 134c ist derart, daß die Achsteile mit einem Antriebsschritt um 25 μm aus- bzw. eingedreht werden.
Bei dem Linear-Schrittbetätiger ist ein Antriebsbetrag eines angetriebenen Objekts relativ klein, verglichen mit dem Drehbetrag des Motors. Der Linear-Schrittbetätiger enthält einen Transmissionsmechanismus, dessen Verzögerung sehr groß ist. Deshalb kann ein Antrieb geringen Betrages mit dem Linear-Schrittbetätiger ausgeführt werden.
4 zeigt das Blockdiagramm einer Korrektursteuerung, die die Bewegung der optischen Achse in Querrichtung korrigiert.
Ein Querrichtungssensor 201 ertaßt die Winkelgeschwindigkeit der optischen Achsen Ol, Or des Doppelfernrohrs 1 in Querrichtung und gibt ein entsprechendes Spannungssignal ab. Das Spannungssignal wird einer CPU 203 über einen A/D-Wandleranschluß AD eingegeben, nachdem es mit einem Querrichtungsverstärker 202 verstärkt wurde. Das Spannungssignal wird an dem A/D-Wandlereingang in ein digitales Signal umgesetzt. In der CPU 203 wird dieses digitale Signal vorbestimmten Bearbeitungen wie einer Integration unterzogen, und es wird ein Steuersignal mit einer Länge von zwei Bit erzeugt. Dieses Steuersignal wird an Ausgangsports PO0 und PO1 ausgegeben, an die ein Querrichtungstreiber 204 angeschlossen ist. Dieser erzeugt ein Antriebssignal für den ersten Direktantrieb 133 aus dem Steuersignal der CPU 203. Das Antriebssignal wird an den Ausgangsanschlüssen C0, C1, C2 und C3 ausgegeben.
Die Ständerwicklung des Schrittmotors 133a des ersten Direktantriebs 133 ist mit den Ausgangsanschlüssen C0, C1, C2 und C3 verbunden. Entsprechend dem Treibersignal fließt ein elektrischer Strom in vorbestimmter Richtung durch die Spulen dieser Wicklung, so daß der Läufer des Schrittmotors 133a in vorbestimmter Richtung dreht.
Ein Steueranschluß eines Schalters 207, z.B. eines Transistors, ist mit einem Ausgangsport PO2 der CPU 203 über einen Widerstand R1 verbunden. Ein weiterer Anschluß des Schalters 207 ist mit dem Querrichtungstreiber 204 verbunden. Der Schalter 207 wird mit einem Steuersignal an dem Ausgangsport PO2 geschlossen und geöffnet, so daß dadurch die Stromversorgung des Querrichtungstreibers 204 ein- und ausgeschaltet wird.
Ein Oszillator 206 ist mit einem Eingangsport PI der CPU 203 verbunden. Er erzeugt ein Zeittaktsignal für die A/D-Wandlung an dem A/D-Wandlereingang AD.
Wie vorstehend beschrieben, dreht der Läufer des Schrittmotors 133a in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung entsprechend einer vorbestimmten Impulszahl abhängig von der Winkelgeschwindigkeit der optischen Achsen Ol, Or des Doppelfernrohrs 1 in Querrichtung, die mit dem Querrichtungssensor 201 erfaßt wird. Entsprechend wird der Linsenhalter 20 bewegt, wodurch die Bewegung des fokussierten Bildes in Querrichtung kompensiert und damit die Zitterbewegung korrigiert wird.
Ein Längsrichtungssensor, ein Längsrichtungsverstärker und ein Längsrichtungstreiber (in 4 nicht dargestellt) sind gleichfalls an die CPU 203 angeschlossen, um ein Zittern des fokussierten Bildes in Längsrichtung ähnlich wie in Querrichtung zu korrigieren. Wie oben beschrieben, ist der erste Direktantrieb 133 mit dem Querrichtungstreiber 204 verbunden. Ähnlich ist der zweite Direktantrieb 134 mit einem Längsrichtungstreiber verbunden. Der Schrittmotor 134a des zweiten Direktantriebs 134 wird mit einem Treibersignal des Längsrich tungstreibers gesteuert, wodurch die Zitterbewegung des fokussierten Bildes in Längsrichtung korrigiert wird.
5A zeigt einen Teil eines Flußdiagramms für die Zitterkorrektursteuerung in Querrichtung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, 5B zeigt einen weiteren Teil des Flußdiagramms.
Wird ein Schalter (nicht dargestellt) des Doppelfernrohrs 1 betätigt, so startet diese Prozedur. In Schritt S300 wird eine Variable STC initialisiert. Eine aufsummierte Schrittzahl des Läufers des Schrittmotors 133a (2) wird als Variable STC eingegeben. Dreht der Läufer in Vorwärtsrichtung, so wird die Schrittzahl zu der Variablen STC addiert, dreht der Läufer in Rückwärtsrichtung, so wird die Schrittzahl von STC subtrahiert. In Schritt S301 wird geprüft, ob das Signal am Eingangsport PI (4) ein Oben- oder ein Unten-Signal ist. Ist es ein Oben-Signal, wird also das Impulssignal an dem Eingangsport PI erfaßt, so geht der Prozeß zu Schritt S302. Ist der Oszillator 206 (3) nicht eingeschaltet und wird kein Impulssignal erfaßt, so geht der Prozeß nicht zu Schritt S302. Die auf den Schritt S302 folgenden Schritte werden also nur dann ausgeführt, wenn das Impulssignal von dem Oszillator 206 abgegeben wird.
In Schritt S3Q2 wird das Spannungssignal des Sensors 201 in digitale Daten an dem A/D-Wandlereingang AD umgesetzt, nachdem es mit dem Verstärker 202 verstärkt wurde. In Schritt S303 werden die digitalen Daten integriert. Die digitalen Daten des Spannungssignals aus dem Sensor 201 werden also immer dann aufsummiert, wenn eine A/D-Wandlung ausgeführt wird. Wie oben für die Querrichtung beschrieben, werden auf diese Weise Winkelpositionsdaten der optischen Achsen Ol und Or des Doppelfernrohrs 1 berechnet.
In Schritt S304 wird der Unterschied der Winkelpositionsdaten der optischen Achsen Ol, Or in Querrichtung und eines Wertes berechnet, der sich durch Multiplikation der Variablen STC mit einem Antriebsbetrag S ergibt. Der Antriebsbetrag S ist ein Bewegungsbetrag des Linsenhalters 20 entsprechend einem Antriebs schritt des Schrittmotors 133a. In Schritt S304 wird also die Differenz der Winkelpositionsdaten und der Positionsdaten der Korrekturlinsen 21 und 22 berechnet, die den Abstand von der Normalposition angibt. Die optischen Achsen der Korrekturlinsen 21 und 22 liegen koaxial mit den optischen Achsen Ol und Or der anderen optischen Systeme des Doppelfernrohrs 1, wenn die Korrekturlinsen 21 und 22 ihre Normallage. haben.
In Schritt S305 wird die Differenz mit einem positiven Schwellenwert SH verglichen. Ist die Differenz größer als der positive Schwellenwert SH, so geht der Prozeß zu Schritt S306, ist die Differenz kleiner oder gleich dem positiven Schwellenwert SH, so geht der Prozeß zu Schritt S309 in 5B. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der positive Schwellenwert SH auf den Antriebsbetrag S voreingestellt.
Die Winkelpositionsdaten der optischen Achsen Ol, Or des Doppelfernrohrs 1 werden durch Integration der Ausgangsspannung des Querrichtungssensors 201 berechnet. Die Schrittzahl für die Vorwärtsdrehung des Läufers, mit der der Linsenhalter 20 in Richtung x1 bewegt wird, wird zu der Variablen STC addiert, und die Schrittzahl der Rückwärtsdrehung des Läufers, mit der der Linsenhalter 20 in Richtung x2 bewegt wird, wird von der Variablen STC subtrahiert. Ist die Differenz größer als der positive Schwellenwert SH, so übersteigen die Winkelpositionsdaten die laufenden Positionsdaten (STC × S) der Korrekturlinsen 21 und 22 um einen Betrag, der größer oder gleich dem Antriebsbetrag S des Linsenhalters 20 ist.
In Schritt S306 wird das Steuersignal am Ausgangsport PO2 auf ein Unten-Signal gesetzt. Hat das Signal geringen Pegel, so wird der Schalter 207 geschlossen, so daß der Querrichtungstreiber 204 eingeschaltet wird.
In Schritt S307 wird die Variable STC inkrementiert, in Schritt S308 wird ein Steuersignal zum Drehen des Schrittmotors 133a um einen Schritt in Vorwärtsrichtung an den Ausgangsports PO0 und PO1 abgegeben. Da in Schritt S306 der Querrichtungstreiber 204 eingeschaltet wird, fließt ein elektrischer Strom vorbestimm ter Richtung durch die Ständerwicklung des Schrittmotors 133a entsprechend dem Steuersignal an den Ausgangsports PO0 und PO1. Der Läufer dreht daher in Vorwärtsrichtung. Diese Drehung wird auf den Linsenhalter 20 als Linearbewegung über den Achsteil 133b (1 und 2) übertragen, so daß der Linsenhalter 20 in Richtung x1 bewegt wird. Die Bewegung der optischen Achsen Ol, Or der anderen optischen Systeme des Doppelfernrohrs 1 in Richtung x2 wird um einen vorbestimmten Betrag verringert. Dann kehrt der Prozeß zu Schritt S301 zurück.
Andererseits wird in Schritt S309 (5B) die Differenz mit einem negativen Schwellenwert -SH verglichen. Ist die Differenz kleiner als der negative Schwellenwert -SH, so geht der Prozeß zu Schritt S310. Dann sind die Winkelpositionsdaten für die Querrichtung geringer als die laufenden Positionsdaten (STC x S) der Korrekturlinsen 21 und 22 um den Betrag, der größer als oder gleich dem Antriebsbetrag S ist. In Schritt S310 wird das Steuersignal am Ausgangsport PO2 auf ein Unten-Signal gesetzt. Hat das Steuersignal geringen Pegel, so wird der Schalter 207 geschlossen, und der Querrichtungstreiber 204 wird eingeschaltet.
In Schritt S311 wird die Variable STC verringert, in Schritt S312 wird ein Steuersignal zum Drehen des Schrittmotors 133a in Rückwärtsrichtung um einen Schritt an den Ausgangsports PO0 und PO1 abgegeben. Da bei Schritt S310 der Querrichtungstreiber 204 eingeschaltet wird, fließt ein Strom vorbestimmter Richtung durch die Ständerwicklung des Schrittmotors 133a entsprechend dem Steuersignal an den Ausgangsport PO0 und PO1. Daher dreht der Läufer in Rückwärtsrichtung. Die Drehbewegung des Läufers wird als Linearbewegung über den Achsteil 133c auf den Linsenhalter 20 übertragen, so daß dieser in Richtung x2 bewegt wird. Die Bewegung der optischen Achsen Ol, Or der anderen optischen Systeme des Doppelfernrohrs 1 in Richtung x1 wird um einen vorbestimmten Betrag verringert. Dann geht der Prozeß zu Schritt S301 in 5A zurück.
Ergibt sich in Schritt S309, daß die Differenz größer als der negative Schwellenwert -SH ist, so geht der Prozeß zu Schritt S313. Hier wird das Steuersignal am Ausgangsport PO2 auf ein Oben-Signal gesetzt. Hat das Steuersignal den hohen Pegel angenommen, wird der Schalter 207 geöffnet, so daß der Querrichtungstreiber 204 abgeschaltet wird. Dann kehrt der Prozeß zu Schritt S301 ( 5A) zurück.
Unter Bezugnahme auf 6A, 6B und 6C wird die Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispiels erläutert. 6A zeigt ein Zittersignal eines fokussierten Bildes in dem Doppelfernrohr 1 sowie den Antriebsbetrag der Korrekturlinsen 21 und 22. 6C zeigt den Treiberstrom in der Ständerwicklung des Schrittmotors 133a, wenn er zum Bewegen der Korrekturlinsen 21 und 22 eingeschaltet wird. Der Absolutwert des Schwellenwertes SH ist auf den Bewegungsbetrag S des Linsenhalters 20 voreingestellt.
In 6A gibt die Kurve 6a das Zittersignal des fokussierten Bildes an, d.h. den Bewegungsbetrag des Doppelfernrohrs 1, berechnet durch Integration des Ausgangssignals des Sensors 201. Eine Linie 6b zeigt den Bewegungsbetrag der Korrekturlinsen 21 und 22, d.h. den resultierenden Wert der Multiplikation der Variablen STC und des Antriebsbetrags S des Linsenhalters 20 für einen Drehschritt des Läufers des Schrittmotors 133a. In 6B zeigt eine Linie 6c den Treiberstrom in der Ständerwicklung des Schrittmotors 133a, wenn dieser durch eine konventionelle Operation gesteuert wird. In 6C zeigt eine Linie 6d den Treiberstrom des Schrittmotors 133a, wenn dieser nach der Erfindung gesteuert wird. Gestrichelte Linien 6e1, 6e2 und ein Pfeil 6f in 6A werden im folgenden noch beschrieben.
Wenn in 6A der Unterschied des Zittersignals des fokussierten Bildes und des Bewegungsbetrages der Korrekturlinsen 21, 22 den absoluten Wert des Schwellenwertes SH überschreitet (der gleich dem Antriebsbetrag S des Linsenhalters 20 bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist), so zeigt die Linie 6b einen Schrittanfang oder ein Schrittende. Bei t1, t2, t3, t4, t6, t10, t12, t13, t14 und t15 wird also der Linsenhalter 20 bewegt. Andererseits wird er bei t5, t7, t8, t9 und t11 nicht bewegt, da der Unterschied des Zittersignals und des Bewegungsbetrages der Korrekturlinsen in dem Bereich zwischen dem positiven Schwellenwert SH und dem negativen Schwellenwert-SH liegt.
Bei konventionellem Betrieb fließt der Treiberstrom zu jedem Zeitpunkt in der Ständerwicklung, wie es die Linie 6c in 6B zeigt, auch wenn der Linsenhalter 20 nicht bewegt wird.
Im Gegensatz dazu wird gemäß 6C bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Stromversorgung des Querrichtungstreibers 204 unterbrochen, wenn der Linsenhalter 20 nicht bewegt werden muß, also bei t5, t7, t8, t9 und t11, so daß der Treiberstrom in der Ständerwicklung des Schrittmotors 133a unterbrochen wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel nur dann, wenn der Unterschied der Winkelpositionsdaten des Doppelfernrohrs 1 und der Positionsdaten der Korrekturlinsen 21 und 22, der den Abstand von der Normalposition angibt, außerhalb des Bereichs zwischen dem positiven Schwellenwert SH und dem negativen Schwellenwert-SH liegt (d.h. nur wenn der Linsenhalter 20 zur Zitterkorrektur bewegt werden muß), die Stromversorgung des Querrichtungstreibers 204 eingeschaltet, so daß der Treiberstrom durch die Ständerwicklung des Schrittmotors 133a fließt. Liegt der Unterschied der Winkelpositionsdaten und der Positionsdaten der Korrekturlinsen 21 und 22 in diesem Bereich (d.h. wenn der Linsenhalter 20 nicht zu bewegen ist), so wird die Stromversorgung des Querrichtungstreibers 204 unterbrochen, so daß der Treiberstrom nicht durch die Ständerwicklung des Schrittmotors 133a fließt. Entsprechend ist der Stromverbrauch reduziert, und das Doppelfernrohr kann wirtschaftlicher realisiert werden.
Unter Bezugnahme auf 7 wird nun Das Beibehalten der Position des Läufers bei abgeschaltetem Schrittmotor 133a erläutert. 7 zeigt den Drehmomentverlauf, wenn der Läufer des Schrittmotors 133a durch äußere Kraftwirkung gedreht wird. Die Ordinate gibt das Drehmoment, die Abszisse den Drehwinkel des Läufers an. Eine Kurve 7A ist die Drehmomentkurve, die sich dann ergibt, wenn der Speisestrom durch die Motorwicklung fließt, um den Läufer in einer vorbestimm ten Position (Winkel 0 Grad) zu halten. Eine Kurve 7B ist eine Drehmomentkurve für den Fall, daß die Ständerwicklung abgeschaltet wird, wenn der Läufer in die Winkelstellung 0 Grad durch Zuführen eines Speisestroms gestellt wird.
Wie die Kurve 7A zeigt, dreht der Läufer, wenn ein externes Drehmoment das Haltemoment Th bei elektrisch gespeister Ständerwicklung überschreitet und der Läufer bei dem Winkel 0 Grad angehalten wird. Ist das externe Drehmoment kleiner als das Haltemoment Th, so kann der Läufer seine Position innerhalb eines Bereichs von ± 8 Grad gegenüber der gegenwärtigen Position halten.
Wenn andererseits das externe Drehmoment ein Rastmoment Td überschreitet, das kleiner als das Haltemoment Th ist, wenn die Ständerwicklung nicht gespeist wird, so dreht sich der Läufer. Ist das externe Drehmoment kleiner als das Rastmoment Td, so kann der Läufer eine Position innerhalb von ± θ/4 Grad gegenüber der aktuellen Position halten. Bei ausgeschalteter Ständerwicklung kann also der Läufer mit geringer externer Kraftwirkung gedreht werden. Das Rastmoment bedeutet das maximale von dem Läufer erzeugbare Moment, um eine Position beizubehalten und bei abgeschalteter Ständerwicklung einem externen Drehmoment zu widerstehen.
Wie vorstehend beschrieben, dient bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Drehspindelmechanismus zum Umsetzen der Drehbewegung des Schrittmotors 133a in eine lineare Bewegung des Linsenhalters 20. Wirkt eine äußere Kraft auf das Doppelfernrohr 1 bei abgeschalteter Ständerwicklung ein, so wird diese Kraft normalerweise in Schubrichtung des Drehspindelmechanismus wirksam, d.h. in eine Richtung, in der das bewegbare Element des Drehspindelmechanismus bewegt wird. Durch das Innen- und das Außengewinde wird aber die externe Kraft in Drehrichtung des Läufers umgesetzt, so daß ein auf die Achse des Drehspindelmechanismus einwirkender Verzögerungsmechanismus diese Kraft kompensieren kann und ein Drehmoment, das größer als das Rastdrehmoment Td ist, nicht erzeugt wird.
Hinsichtlich einer Zitterkorrektur in Längsrichtung wird ein ähnliches Prinzip wie in Querrichtung angewendet.
Ein Flußdiagramm der Arbeitsweise einer Zitterkorrektursteuerung in Querrichtung als zweites Ausführungsbeispiel ist in 8A, 8B, 8C dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel wird auf die Korrekturvorrichtung nach 2 und 3 angewendet. Der Schaltungsaufbau ist ähnlich demjenigen, der in 4 gezeigt ist.
Die Prozeduren von Schritt S400 bis Schritt S404 sind ähnlich denjenigen der Schritte S300 bis S304 nach 5. Die Winkelpositionsdaten der optischen Achsen Ol, Or des Doppelfernrohrs 1 werden durch Integration des Spannungssignals des Sensors 201 berechnet, und der Unterschied der Winkelpositionsdaten und des aufsummierten Antriebsbetrages des Schrittmotors 133a (STC × S) wird berechnet.
Bei Schritt S405 wird der Unterschied mit dem positiven Schwellenwert SH verglichen, der gleich dem Antriebsbetrag S des Linsenhalters 20 voreingestellt ist. Ist der Unterschied größer als der positive Schwellenwert SH, so geht das Verfahren zu Schritt S406 in 8B, ist der Unterschied kleiner oder gleich dem positiven Schwellenwert SH, so geht das Verfahren zu Schritt S410 in 8C.
In Schritt S406 wird geprüft, ob das am Ausgangsport PO2 erscheinende Steuersignal ein Unten-Signal ist. Trifft dies zu, so wird davon ausgegangen, daß, wenn diese Routine zuvor ausgeführt wurde, der Impuls am Eingangsport PI erfaßt wurde (S401), so daß der Schalter 207 geschlossen war, und daß das Steuersignal des Querrichtungstreibers 204 an den Schrittmotor 133a ausgegeben und dieser angetrieben wurde. Ergibt sich in Schritt S406, daß das Steuersignal am Port PO2 ein Oben-Signal ist, so wird davon ausgegangen, daß, wenn diese Routine zuvor ausgeführt wurde, der Schalter 207 geöffnet war und der Schrittmotor 133a nicht betrieben wurde.
Wird festgestellt, daß das Steuersignal am Ausgangsport PO2 ein Oben-Signal ist, so geht der Prozeß zu Schritt S407. In Schritt S407 wird das Steuersignal am Ausgangsport PO2 auf niedrigen Pegel gesetzt, und der Prozeß kehrt zu Schritt S401 in 8A zurück. Der Schrittmotor 133a ist dann zur Drehbewegung bereit.
Ergibt sich, daß das Steuersignal am Ausgangsport PO2 ein Unten-Signal ist, so geht der Prozeß zu Schritt S408 und dann zu Schritt S409. Die Prozeduren der Schritte S408 und S409 sind ähnlich denjenigen der Schritte S307 und S308 in 5A. Die Variable STC wird erhöht, und das Steuersignal, mit dem der Schrittmotor 133a in Vorwärtsrichtung um einen Schritt gedreht wird, wird an den Ausgangsports PO0 und PO1 ausgegeben. Die Ständerwicklung des Schrittmotors 133a wird in vorbestimmter Richtung gespeist, abhängig von dem Steuersignal an den Ausgangsports PO0 und O1, so daß der Läufer in Vorwärtsrichtung gedreht wird. Entsprechend der Vorwärtsdrehung des Läufers wird der Linsenhalter 20 in Richtung x1 bewegt, so daß die Bewegung der optischen Achsen Ol, Or der anderen optischen Systeme des Doppelfernrohrs 1 in Richtung x2 mit einem vorbestimmten Betrag kompensiert wird. Dann kehrt der Prozeß zu Schritt S401 in 8A zurück.
Wird andererseits in Schritt S405 festgestellt, daß der Unterschied kleiner oder gleich dem positiven Schwellenwert SH ist, so geht der Prozeß zu Schritt S410 in 8C. In Schritt S410 wird geprüft, ob der Unterschied kleiner als der negative Schwellenwert-SH ist. Trifft dies zu, so geht der Prozeß zu Schritt S411.
In Schritt S411 wird ähnlich wie in Schritt S406 der 8B geprüft, ob das Steuersignal am Ausgangsport PO2 ein Unten-Signal ist. Es wird also geprüft, ob der Schrittmotor 133a entsprechend der Betätigung des Schalters 207 in einem vorherigen Durchlauf dieser Routine betrieben wurde.
Ergibt sich in Schritt S411, daß das Steuersignal am Ausgangsport PO2 ein Oben-Signal ist, so geht der Prozeß zu Schritt S412. Hier wird das Steuersignal am Port PO2 auf niedrigen Pegel gesetzt, so daß der Schrittmotor 133a zum Drehen bereit ist. Dann geht der Prozeß zu Schritt S401 der 8A zurück.
Ergibt Schritt S411, daß das Steuersignal am Port PO2 ein Unten-Signal ist, so geht der Prozeß zu Schritt S413 und dann zu Schritt S414. Die Prozeduren der Schritte S413 und S414 sind ähnlich denjenigen der Schritte S311 und S312 in 5B. Die Variable STC wird verringert, und das Steuersignal, mit dem der Schrittmotor 133a um einen Schritt rückwärts gedreht wird, wird an den Ausgangsports PO0 und PO1 ausgegeben. Dann wird die Ständerwicklung des Schrittmotors 133a in vorbestimmter Richtung abhängig von dem Steuersignal an den Ausgangsports PO0 und PO1 gespeist, so daß der Läufer in Rückwärtsrichtung gedreht wird. Entsprechend der Rückwärtsdrehung des Läufers wird der Linsenhalter 20 in Richtung x2 so bewegt, daß die Bewegung der optischen Achsen Ol, Or der anderen optischen Systeme des Doppelfernrohrs 1 in Richtung x1 mit einem vorbestimmten Betrag kompensiert wird. Dann kehrt der Prozeß zu Schritt S401 in 8A zurück.
Ergibt Schritt S410, daß der Unterschied größer oder gleich dem negativen Schwellenwert-SH ist, so geht der Prozeß zu Schritt S415. Hier wird das Steuersignal am Ausgangsport PO2 auf hohes Potential gesetzt, und die Speisung des Querrichtungstreibers 204 wird unterbrochen. Dann kehrt der Prozeß zu Schritt S401 in 8A zurück.
Wenn bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Unterschied der Winkelpositionsdaten der optischen Achsen der Korrekturlinsen 21, 22 und des Antriebsbetrags des Schrittmotors 133a aus dem Bereich zwischen dem negativen Schwellenwert-SH und dem positiven Schwellenwert SH fällt (d.h. wenn der Prozeß zu Schritt S411 geht), werden die entsprechenden Prozeduren (Schritt S412 oder S414) entsprechend dem Steuersignal am Ausgangsport PO2 ausgeführt. Diese Prozeduren (S412 oder S414) werden jeweils abhängig davon ausgeführt, ob der Speisestrom für die Ständerwicklung des Schrittmotors 133a eingeschaltet ist.
In Schritt S412 wird die Treiberschaltung 204 wieder eingeschaltet, da bei einem Oben-Signal am Ausgangsport PO2 (Schritt S411: NEIN) der Querrichtungstreiber 204 und die Ständerwicklung des Schrittmotors 133a nicht gespeist wird. Andererseits wird ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel in Schritt S414 der Schrittmotor 133a so betrieben, daß der Unterschied kompensiert wird, da bei einem Unten-Signal am Ausgangsport PO2 (Schritt S411: JA) der Querrichtungstreiber 204 und die Ständerwicklung des Schrittmotors 133a gespeist wird.
Im folgenden wird an Hand der 9 bis 12 die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben. 9 bis 11 zeigen die Positionsbeziehung des Läufers und des Ständers des Schrittmotors 133a. Hier ist zwar ein Zweiphasen-Motor im Sinne einer kurzen Erläuterung dargestellt, jedoch kann auch jeder andere Schrittmotor verwendet werden. 12A ist eine Darstellung des Zittersignals eines fokussierten Bildes des Doppelfernrohrs 1 und des Antriebsbetrages der Korrekturlinsen 21 und 22. 12B ist eine Darstellung des Speisestroms der Ständerwicklung zum Antrieb der Korrekturlinsen 21 und 22 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel. In 12A, 12B sind der Signalverlauf 12a und die Linien 12b, 12d jeweils identisch mit den entsprechenden Linien in 6A und 6C.
Gemäß 9 fließt ein Strom durch die Wicklungsteile auf den Jochen 141 und 142 des Ständers derart, daß das Joch 141 vorübergehend N-Polarität und das Joch 142 vorübergehend S-Polarität erhält. Ferner fließt der Strom durch die Wicklung auf den Jochen 143 und 144 des Ständers derart, daß das Joch 143 vorübergehend N-Polarität und das Joch 144 vorübergehend S-Polarität erhält. In diesem Anregungszustand wird ein Läufer 150 stabil an einer Position so gehalten, daß der Teil, in dem die magnetische Kraftwirkung des N-Pols am stärksten ist, zwischen den Jochen 141 und 143 liegt und der Teil, in dem die magnetische Kraftwirkung des S-Pols am stärksten ist, zwischen den Jochen 142 und 144 liegt.
Wird der Speisestrom der Ständerwicklung unterbrochen, so wird der Läufer 150 wie in 9 gezeigt stillgesetzt, jedoch verschwindet die Positionsstabilität, und der Läufer 150 kann sich so drehen, daß die Teile mit der stärksten magnetischen Kraftwirkung den Jochen gegenüberstehen, die die stärkste magnetische Kraftwirkung beibehalten. Wird der Speisestrom der Ständerwicklung unterbrochen, so dreht der Läufer 150 bis zu einer stabilen Position, die in 10 gezeigt ist, oder zu einer Position, die in 11 gezeigt ist.
Wird die Ständerwicklung des Schrittmotors 133a bei t5 in 6C abgeschaltet, so dreht sich der Läufer 150 aus der in 9 gezeigten Position, in der er stillgesetzt wurde, in die in 10 oder in 11 gezeigte Position, in der er stabil wird. Entsprechend der Drehung des Läufers 150 wird der Linsenhalter 20 in eine Position bewegt, die um einen Antriebsbetrag verschoben ist, der einem halben Drehschritt des Schrittmotors 133a entspricht. In 6A zeigen gestrichelte Linien 6e1 und 6e2 die verschobenen Positionen.
Der Linsenhalter 20 wird also theoretisch an einer Position stillgesetzt, die durch die Linie 6b gezeigt ist, tatsächlich wird aber der Linsenhalter 20 in einer durch die gestrichelte Linie 6e1 oder 6e2 angezeigte Position gebracht. Ob der Linsenhalter 20 in eine dieser Positionen bewegt wird, wird an Hand der Richtung einer externen Kraft auf den Läufer 150, wenn die Ständerwicklung abgeschaltet ist, und durch die mit jedem Joch 141, 142, 143 und 144 ausgeübte Magnetkraft bestimmt.
Wird der Linsenhalter 20 beispielsweise in die Position der Linie 6e2 bei t5 bewegt, so sollte der Schrittmotor 133a um 1,5 Drehschritte (entsprechend 6f in 6A) gedreht werden, um dem Zittersignal zu folgen, wenn die Ständerwicklung erneut eingeschaltet wird. Dann kann eine Drehung von 1,5 Schritten ein Herausfallen aus der Steuerung des Schrittmotors 133a verursachen.
Wenn bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Unterschied der Winkelpositionsdaten der optischen Achsen des Doppelfernrohrs 1 und des aufsummierten Antriebsbetrages des Schrittmotors 133a aus dem Bereich zwischen dem positiven Schwellenwert SH und dem negativen Schwellenwert-SH fällt, so wird der Schrittmotor 133a zur Zitterkorrektur nicht angetrieben. Ist die Ständerwicklung abgeschaltet, so wird sie durch Schritt S407 oder S412 eingeschaltet (8A und 8B).
Daher dreht der Läufer nur so weit, daß er in der stabilen Position stillgesetzt wird, wenn die Ständerwicklung eingeschaltet ist. Wird die zunächst ausgeschaltete Ständerwicklung wieder eingeschaltet, so dreht der Läufer in die in 9 gezeigte Position. Danach wird der Schrittantrieb zum Kompensieren des Unterschiedes mit den Schritten S406, S408 und S409 oder S411, S413 und S414 gestartet. Wie die Linie 12b in 12A zeigt, wird der Linsenhalter 20 bei t6 und t10 nicht bewegt, sondern nur dann, wenn der Unterschied der Winkelpositionsdaten der optischen Achsen Ol, Or des Doppelfernrohrs 1 und des aufsummierten Antriebsbetrages des Schrittmotors 133a außerhalb des Bereichs zwischen dem positiven Schwellenwert SH und dem negativen Schwellenwert-SH liegt, und die Ständerwicklung wird bei t1 bis t4, t7 und t11 bis t15 eingeschaltet. Auch wenn der Läufer 150 in der in 10 oder in 11 gezeigten Position bei Abschalten der Ständerwicklung stillgesetzt wird, wird ein Herausfallen aus der Steuerung verhindert, wenn die Ständerwicklung erneut eingeschaltet wird.
Auf diese Weise wird eine Zitterkorrekturvorrichtung mit geringerem Stromverbrauch realisiert, die ökonomisch eingesetzt werden kann.

Claims

Vorrichtung zum Stabilisieren eines optischen Bildes, mit einem Detektor zum Erfassen des Zitterbetrages einer optischen Vorrichtung, einem optischen Korrektursystem zum Korrigieren einer Zitterbewegung des fokussierten Bildes, die durch Zitterbewegung der optischen Vorrichtung erzeugt wird, einem Antriebssystem mit einem Schrittmotor und einem Transmissionsmechanismus zwischen dem Schrittmotor und dem optischen Korrektursystem zum Umsetzen einer Drehbewegung des Schrittmotors in eine lineare Bewegung des optischen Korrektursystems, wobei das Antriebssystem das optische Korrektursystem bei einem Drehschritt um einen vorbestimmten Betrag linear bewegt, einem Steuersystem zum Steuern des Antriebssystems derart, daß bei einem Unterschied des erfaßten Zitterbetrages und von Positionsdaten des optischen Korrektursystems, der, berechnet für einen Antriebsschritt des Antriebssystems, einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht, das Antriebssystem zum Kompensieren des Unterschiedes durch Steuern des Speisestroms einer Wicklung des Schrittmotors betrieben wird, während bei einem Unterschied unter dem vorbestimmten Schwellenwert die Wicklung durch das Steuersystem abgeschaltet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des vorbestimmten Schwellenwertes die Wicklung durch das Steuersystem so gespeist wird, daß der Läufer des Schrittmotors über einen vorbestimmten Winkelbetrag gedreht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgeschalteter Wicklung und einer auf die optische Vorrichtung einwirkenden externen Kraft, die auf den Transmissionsmechanismus übertragen wird, die externe Kraft durch den Transmissionsmechanismus so kompensiert wird, daß sie kleiner als ein Rastmoment des Läufers des Schrittmotors ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Treiberschaltung zum Steuern des Speisestroms und einen die Speisung der Treiberschaltung schaltenden Schalter, der durch das Steuersystem so gesteuert wird, daß die Speisung gestartet und gestoppt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des vorbestimmten Schwellenwertes und Unterbrechen der Speisung das Steuersystem die Speisung derart startet, daß der Speisestrom des Schrittmotors mit gleichbleibender Richtung wieder aufgenommen wird, und daß bei Erreichen des vorbestimmten Schwellenwertes und eingeschalteter Speisung das Steuersystem den Speisestrom des Schrittmotors so steuert, daß der Unterschied durch den Lauf des Schrittmotors kompensiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen des vorbestimmten Schwellenwertes und unterbrochener Speisung das Steuersystem die Stromrichtung des Schrittmotors so steuert, daß der Unterschied durch den Lauf des Schrittmotors nach Starten der elektrischen Stromversorgung kompensiert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vorrichtung ein Doppelfernrohr mit zwei optischen Systemen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transmissionsmechanismus ein Spindelmechanismus ist.