DE19951997C2 - Optische Vorrichtung mit einem Bildstabilisator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung, z. B. ein Doppelfernrohr, mit ei­ nem Bildstabilisator zum Korrigieren des Zitterns eines scharfgestellten Bildes.

Es sind optische Vorrichtungen, wie z. B. Doppelfernrohre, bekannt, die einen Bildstabilisator haben. Z. B. ist in der DE 197 25 592 A1 ein solcher Bildstabilisator be­ schrieben. Bei diesem Bildstabilisator werden optische Korrektursysteme zwei­ dimensional in einer zur optischen Achse des Korrektursystems rechtwinkligen Ebene verschoben.

Ein solcher Bildstabilisator hat einen Rahmen, der die optischen Korrektursy­ steme hält. Dabei sind ein Bereich des Rahmens, an dem eine Antriebskraft zu­ geführt wird, und ein Führungselement voneinander beabstandet, das den Rah­ men in einer vorbestimmten Richtung auf der Ebene führt. Im einzelnen ist der Abstand zwischen dem genannten Bereich des Rahmens und dem Führungsele­ ment groß. Somit wird beim Antreiben des Rahmens ein Drehmoment erzeugt, dessen Drehachse der Bereich des Rahmens ist, an dem die Antriebskraft zuge­ führt wird. Folglich läßt sich das Antriebsmaß des Rahmens nicht abhängig von der antreibenden Kraft vorbestimmen. Im einzelnen läßt sich das Antreiben des optischen Korrektursystems nicht genau steuern.

Weiterhin treten bei jedem Verfahren des Rahmens unerwartete Kräfte wegen des vorgenannten Drehmomentes auf die jeweiligen Elemente des Korrekturmecha­ nismus auf. Folglich kann der Rahmen nicht gleichmäßig verfahren werden, und die Bereiche der jeweiligen Elemente, die aufgrund der unerwarteten Kräfte mit anderen Elementen in Kontakt kommen, verschleißen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine optische Vorrichtung mit einem Bildstabilisator anzugeben, bei dem ein optisches Korrektursystem gleichmäßig und genau ver­ stellbar ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine optische Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Dabei sind der erste Antriebsmechanismus und der Führungsmechanismus nahe dem Schwerpunkt des Halters angeordnet. Wenn die optische Vorrichtung in der Standardposition gehalten wird, wird der Halter ständig durch die Schwerkraft belastet. Beim Antreiben des Halters in Längsrichtung wird kein Drehmoment er­ zeugt, dessen Drehachse die Kontaktstelle zwischen der Spitze der Welle des er­ sten Antriebsmechanismus und der ebenen Außenfläche der Spitze des zweiten vorstehenden Elementes ist. Folglich wird das Verschieben des ersten Antriebs­ rahmens in Längsrichtung gleichmäßig und präzise durchgeführt.

Bei einer Weiterbildung wird der erste Antriebsrahmen beim Verstellen in Längs­ richtung in dieser stabil geführt.

Bei einer anderen Weiterbildung wirkt auf das zweite vorstehende Führungsele­ ment außerdem in Längsrichtung eine Kraft ein, die den ersten Antriebsrahmen antreibt. Dadurch läßt sich die Anzahl der Bauelemente bei der optischen Vorrichtung reduzieren, wodurch die Gesamtgröße der optischen Vorrichtung kleiner und kompakter wird.

Generell tritt das Bildzittern in Längsrichtung häufiger als das in Querrichtung auf. In Bezug auf die Längsrichtung wird mit einer Vorrichtung nach der Erfindung eine hohe Genauigkeit der Korrektur des Bildzitterns und eine hohe Lebensdauer des Betätigungselementes und des Führungselementes erreicht.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Un­ teransprüche. Sie werden an Hand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zugehörigen Figuren deutlich. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Elemente des optischen Systems ei­ nes Doppelfernrohrs als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Linsenträgers des Ausführungsbeispiels von der Objektivseite her gesehen,

Fig. 3 eine geschnittene Teilansicht des Linsenträgers von Fig. 2,

Fig. 4 eine Vorderansicht des Linsenträgers des Ausführungsbeispiels vom Okular her gesehen,

Fig. 5 eine geschnittene Teilansicht des Linsenträgers von Fig. 4, und

Fig. 6 ein Blockdiagramm des Bildstabilisators nach dem Ausführungsbei­ spiel.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht der Anordnung der Elemente des opti­ schen Systems eines Doppelfernrohrs als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei einer ersten Optik 10 wird das von einem Objekt (nicht gezeigt) reflektierte Licht nach dem Passieren einer ersten Objektivoptik 21 und einer ersten Korrek­ turoptik 31 mit einem ersten Umkehrprisma 41 auf ein erstes Okular 51 gerichtet. Bei einer zweiten Optik 11 wird das reflektierte Licht nach dem Passieren einer zweiten Objektivoptik 22 und einer zweiten Korrekturoptik 32 mit einem zweiten Umkehrprisma 42 auf ein zweites Okular 52 gerichtet.

Die erste Korrekturoptik 31 und die zweite Korrekturoptik 32 werden gemeinsam von einem Linsenträger 30 getragen. Die relative Position zwischen dem jeweili­ gen Element der ersten Optik 10 und der zweiten Optik 11 ist derart eingestellt, daß die optische Achse OP1 der ersten Optik 10 und die optische Achse OP2 der zweiten Optik 11 parallel zueinander ausgerichtet sind.

Bei der nachfolgenden Beschreibung wird eine Richtung parallel zu einer Stan­ dardebene, die die optischen Achsen OP1 und OP2 enthält, und zu diesen recht­ winklig als Querrichtung bezeichnet. Als Längsrichtung wird eine Richtung recht­ winklig zu der Standardebene bezeichnet. Im einzelnen entspricht die Querrich­ tung der horizontalen Richtung, wenn das Doppelfernrohr in einer Standardpo­ sition gehalten wird. In dieser Standardposition entspricht die Längsrichtung der vertikalen Richtung.

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht des Linsenträgers 30 von der ersten Objektivoptik 21 und der zweiten Objektivoptik 22 her gesehen. Fig. 3 zeigt den Schnitt A-A von Fig. 2. Es ist darauf hinzuweisen, daß in Fig. 3 zum besseren Verständnis die später noch eingehend erläuterten Betätigungselemente nicht geschnitten darge­ stellt sind. Der Linsenträger 30 hat einen Längsantriebsrahmen 301 und einen Querantriebsrahmen 302. Der Längsantriebsrahmen 301 ist eine ebene, nahezu rechtwinklige Platte. Eine durchgehende Öffnung ist in der Mitte des Längsan­ triebsrahmens 301 ausgebildet. Der Längsantriebsrahmen 301 ist somit eine krapfenförmige Platte. Die Innenkanten 301L und 301U der durchgehenden Öff­ nung sind zueinander parallel.

Der Querantriebsrahmen 302 ist eine ebene und nahezu rechtwinklige Platte. Der Querantriebsrahmen 302 ist in der durchgehenden Öffnungen des Längsan­ triebsrahmens 301 angeordnet und hält die beiden Korrekturoptiken 31 und 32, die in Bezug auf ihr Gewicht und ihre Form identisch sind. Die Dicke des Queran­ triebsrahmens 302 in eine Richtung parallel zu den optischen Achsen der Kor­ rekturoptiken 31 und 32 ist in jedem Bereich gleich.

Ein Befestigungsrahmen 200 ist einstückig mit der Innenwand 1 des Doppelfern­ rohrgehäuses ausgebildet. Ein Steg 220, dessen Längsrichtung parallel zu der vorstehend definierten Längsrichtung ist, ist an dem Befestigungsrahmen 200 ausgebildet. Der Steg 220 ist in einem Bereich des Befestigungsrahmens 200 ausgebildet, der in etwa dem mittleren Bereich des Linsenträgers 30 zwischen den Korrekturoptiken 31 und 32 entspricht. Außerdem ist der Steg 220 in Rich­ tung der optischen Achsen der Korrekturoptiken 31, 32 vom Mittelpunkt des Lin­ senträgers 30 versetzt angeordnet.

Eine Führungsöffnung 220c ist an einem Ende des Steges 220 entsprechend dem oberen Randbereich 301a des Längsantriebsrahmens 301 ausgebildet. Der obere Randbereich 301a ist parallel zu der vorstehend definierten Querrichtung. Er befindet sich an der Oberseite, wenn das Doppelfernrohr in der Standardstellung gehalten wird. Eine Führungsöffnung 220d ist am anderen Ende des Steges 220 entsprechend einem unteren Randbereich 301b des Längsantriebsrahmens 301 ausgebildet. Der untere Randbereich 301b ist ebenfalls parallel zu der Quer­ richtung. Er befindet sich an der Unterseite, wenn das Doppelfernrohr in der Standardstellung gehalten wird. Ein Sockel 221 ist einstückig mit dem Steg 220 an einer Seite ausgebildet, die den Objektivoptiken 21, 22 zugewandt ist. Der Sockel 221 ist zwischen den Führungsöffnungen 220c und 220d angeordnet.

Ein Führungsstift 301c und ein Führungsstift 301d sind jeweils an dem oberen Randbereich 301a und an dem unteren Randbereich 301b befestigt. Der Füh­ rungsstift 301c ist ungefähr in der Mitte des oberen Randbereichs 301a in Bezug auf die Querrichtung angeordnet. Ähnlich ist der Führungsstift 301d ungefähr in der Mitte des unteren Randbereiches 301b in Bezug auf die Querrichtung ange­ ordnet. Die Führungsstifte 301c und 301d sind zylinderförmig.

Der Außendurchmesser des Führungsstiftes 301c ist geringfügig kleiner als die Breite der Führungsöffnung 220c in Querrichtung. Der Außendurchmesser des Führungsstiftes 301d ist geringfügig kleiner als die Breite der Führungsöffnung 220d in Querrichtung. Folglich stecken die Führungsstifte 301c und 301d jeweils durch die Führungsöffnungen 220c und 220d und sind in der Längsrichtung ver­ schiebbar.

Der Querschnitt der Spitze des Führungsstiftes 301d ist in einem Schnitt senk­ recht zu den optischen Achsen der Korrekturoptiken 31, 32 halbmondförmig. Der Führungsstift 301d erstreckt sich in einer solchen Weise in Richtung der Objek­ tivoptiken 21, 22, daß seine ebene Fläche 301e parallel zur Querrichtung ist und in eine Richtung y1 zeigt.

Ein Betätigungselement 330 für die Längsrichtung hat einen Schrittmotor 331 und eine Gewindestange 332. Der Schrittmotor 331 hat ein Motorgehäuse 331a und einen Motor 331b, der in dem Motorgehäuse 331a angeordnet ist. Der Motor 331b kann sich in einer Vorwärtsrichtung und in einer Rückwärtsrichtung um eine Achse in Längsrichtung drehen. Das Motorgehäuse 331a ist an dem Sockel 221 befestigt. Der Motor 331b steckt durch eine Öffnung (in Fig. 2 und 3 nicht gezeigt) in dem Sockel 221 und steht in eine Richtung y2 vor. Die Gewindestange 332 ist derart gelagert, daß sie sich gemeinsam mit der Drehbewegung des Motors 331b dreht und entlang ihrer Längsachse bewegbar ist.

Die Gewindestange 332 hat an ihrer Außenseite ein Außengewinde, das mit ei­ nem Innengewinde (in Fig. 2 und 3 nicht gezeigt) in Verbindung steht, das an der Innenseite einer Hohlwelle des Motorgehäuses 331a ausgebildet ist. Im einzelnen schiebt sich die Gewindestange 332 durch die Drehung in die Längsrichtung hervor oder zieht sich zurück in Abhängigkeit von der Drehrichtung (vorwärts oder rückwärts) des Motors 331b. An der Spitze der Gewindestange 332 ist eine Kugel befestigt, die gegen die ebene Fläche 301e des Führungsstiftes 301d stößt.

Am oberen Randbereich 301a ist eine Schraubenfeder 350 an der Seite der Kor­ rekturoptik 32 befestigt. Die beiden Enden der Schraubenfeder 350 sind jeweils hakenförmig. Ein Ende ist über eine Schraube 351 gehakt, die in einen Bereich des oberen Randbereichs 301a nahe dessen oberer Ecke in der Seite der zweiten Korrekturoptik 32 geschraubt ist. Das andere Ende ist über eine Schraube 352 gehakt, die in einen Bereich des Steges 220 nahe der Führungsöffnung 220c geschraubt ist.

Auf ähnliche Weise ist eine Schraubenfeder 360 an der Seite der Korrekturoptik 32 an dem unteren Randbereich 301b befestigt. Die beiden Enden der Schrau­ benfeder 360 sind jeweils hakenförmig. Ein Ende ist über eine Schraube 361 ge­ hakt, die in einen Bereich des unteren Randbereichs 301b nahe dessen unterer Ecke an der Seite der zweiten Korrekturoptik 32 geschraubt ist. Das andere Ende ist über eine Schraube 362 gehakt, die in einen Bereich des Steges 220 nahe der Führungsöffnung 220d geschraubt ist.

Die Schraubenfedern 350, 360 spannen den Längsantriebsrahmen 301 ständig in eine Richtung x2 vor. Folglich berührt der Führungsstift 301c ständig die Innen­ wand der Führungsöffnung 220c an der Seite zu der Korrekturoptik 31 hin. Der Führungsstift 301d ist demnach ständig in Kontakt mit der Innenwand der Füh­ rungsöffnung 220d an der Seite zu der Korrekturoptik 31 hin.

Die beiden Führungsstifte 301c und 301d sind wesentlich kleiner und leichter als der Längsantriebsrahmen 301 und der Querantriebsrahmen 302. Folglich ist der Schwerpunkt G (vgl. Fig. 3) des Linsenträgers 30 in Bezug auf eine Richtung par­ allel zu den optischen Achsen der Korrekturoptiken 31, 32 in der Mitte der Breite des Querantriebsrahmens 302 angeordnet. Ein Punkt G1 ist der Schnittpunkt ei­ ner geraden Linie, die parallel zu den optischen Achsen der Korrekturoptiken 31, 32 durch den Schwerpunkt G verläuft, mit einer Oberfläche des Steges 220, die dem Querantriebsrahmen 302 zugewandt ist. Der Punkt G1 ist ungefähr in der Mitte der Verbindungslinie zwischen dem Berührungspunkt des Führungsstiftes 301c mit der Führungsöffnung 220c und dem Berührungspunkt des Führungs­ stiftes 301d mit der Führungsöffnung 220d angeordnet.

Im einzelnen ist der Schwerpunkt G in Bezug auf eine Richtung parallel zu den optischen Achsen der Korrekturoptiken 31, 32 in der Mitte der Breite des Queran­ triebsrahmens 302 angeordnet. In Bezug auf die Querrichtung ist der Schwer­ punkt G nahe der Mitte des Linsenträgers 30 angeordnet. In Bezug auf die Längs­ richtung ist der Schwerpunkt G ungefähr in der Mitte der Verbindungslinie zwi­ schen dem Berührungspunkt des Führungsstiftes 301c mit der Führungsöffnung 220c und dem Berührungspunkt des Führungsstiftes 301d mit der Führungsöff­ nung 220d angeordnet.

In Fig. 3 ist ein verhältnismäßig großer Zwischenraum zwischen dem Steg 220 und den Antriebsrahmen 301, 302 gezeigt, damit die Positionsbeziehung zwi­ schen den Antriebsrahmen 301, 302 und dem Steg 220 verständlich wird. Der tat­ sächliche Zwischenraum zwischen dem Steg 220 und den Antriebsrahmen 301, 302 ist wesentlich kleiner als dargestellt. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der Linsenträ­ ger 30 eine Platte, wodurch der tatsächliche Abstand zwischen dem Schwerpunkt G und dem Punkt G1 wesentlich kleiner ist als dargestellt. Insbesondere ist der Steg 220 eines Führungselementes nahestmöglich dem Schwerpunkt G und na­ hezu in der Mitte des Linsenträgers 30 angeordnet (vgl. Fig. 2).

Die Führungsöffnungen 220c und 220d sind in Bezug auf ihre Form und ihre Ab­ messungen gleich. Die Führungsöffnungen 220c und 220d sind symmetrisch um eine gerade Linie angeordnet, die parallel zu der Querrichtung ist, und auf der der Punkt G1 liegt. In anderen Worten ist der Abstand zwischen der geraden Linie und der Mitte der Führungsöffnung 220c in Längsrichtung gleich dem Abstand zwischen der geraden Linie und der Mitte der Führungsöffnung 220d in Längs­ richtung. Beim Verwenden des Doppelfernrohrs sind die optischen Achsen der Korrekturoptiken 31, 32 jeweils koaxial zu den optischen Achsen OP1, OP2 der übrigen optischen Systeme, wenn der Führungsstift 301c in der Mitte der Füh­ rungsöffnung 220c in der Längsrichtung angeordnet ist und wenn der Führungs­ stift 301d in der Mitte der Führungsöffnung 220d in der Längsrichtung angeordnet ist.

Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht des Linsenträgers 30 von dem ersten und dem zweiten Okular 51, 52 her gesehen. Fig. 5 zeigt den Schnitt B-B von Fig. 4. Es ist zu beachten, daß in Fig. 5 das Betätigungselement 330 sowie einige andere Ele­ mente zur besseren Übersicht nicht geschnitten dargestellt sind. Eine Schrau­ benfeder 370 ist nahe der ersten Korrekturoptik 31 an einem seitlichen Randbe­ reich des Längsantriebsrahmens 301 befestigt. Die beiden Enden der Schrau­ benfeder 370 sind jeweils hakenförmig. Sie sind über eine Schraube 371 und eine Schraube 372 jeweils gehakt. Die Schraube 371 ist nahe der Korrekturoptik 31 in einen oberen Bereich des Befestigungsrahmens 200 geschraubt. Die Schraube 372 ist nahe der Korrekturoptik 31 in eine Ecke des Rahmens 301 geschraubt, die an der Verbindungsstelle zwischen dem unteren Randbereich 301b und dem seit­ lichen Randbereich des Rahmens 301 liegt.

Auf ähnliche Weise ist eine Schraubenfeder 380 nahe der zweiten Korrekturoptik 32 an einem seitlichen Randbereich des Längsantriebsrahmens 301 befestigt. Die beiden Enden der Schraubenfeder 380 sind jeweils hakenförmig. Sie sind über eine Schraube 381 und über eine Schraube 382 jeweils gehakt. Die Schraube 381 ist nahe der Korrekturoptik 32 in einen oberen Bereich des Befestigungs­ rahmens 200 geschraubt. Die Schraube 382 ist nahe der Korrekturoptik 32 in eine Ecke des Längsanstriebsrahmens 301 geschraubt, die zwischen dem unteren Randbereich 301b und dem seitlichen Randbereich des Rahmens 301 liegt.

Die Schraubenfedern 370 und 380 spannen den Längsantriebsrahmen 301 in Richtung y1 vor. Dadurch stößt die Spitze der Gewindestange 332 des Betäti­ gungselementes 330 ständig gegen die ebene Fläche 301e des Führungsstiftes 301d (vgl. Fig. 3).

Ein Betätigungselement 340 für die Querrichtung ist in einem Bereich nahe den Unterseiten der Antriebsrahmen 301 und 302 an der dem ersten und dem zweiten Okular 51 und 52 zugewandten Seite angeordnet (vgl. Fig. 1). Von einer Mittel­ achse der Antriebsrahmen 301, 302 in Längsrichtung gesehen ist das Betäti­ gungselement 340 außerdem auf der Seite der zweiten Korrekturoptik 32 ange­ ordnet. Das Betätigungselement 340 für die Querrichtung hat einen Schrittmotor 341 und eine Gewindestange 342. Der Schrittmotor 341 hat ein Motorgehäuse 341a mit einem darin angeordneten Motor 341b.

Der Motor 341b kann sich um eine Achse in Querrichtung in eine Vorwärtsrich­ tung und in eine Rückwärtsrichtung drehen. Die Gewindestange 342 ist so gela­ gert, daß sie sich gemeinsam mit der Drehbewegung des Motors 341b dreht und daß sie bewegbar entlang ihrer Längsachse ist. Ein Außengewinde ist an der Außenseite der Gewindestange 342 ausgebildet. Die Gewindestange 342 ist in ein Innengewinde (in Fig. 4 und 5 weggelassen) geschraubt, das an einer Innen­ seite einer Hülse des Motorgehäuses 341a ausgebildet ist. Genauer schraubt sich die Gewindestange 342 abhängig von der Drehbewegung (vorwärts oder rückwärts) des Motors 341b in Längsrichtung hervor oder zieht sich zurück. Eine Kugel ist an der Spitze der Gewindestange 342 befestigt. Die Kugel der Gewin­ destange 342 stößt gegen eine Druckplatte 344, die im unteren Bereich des Querantriebsrahmens 302 befestigt ist.

Eine Schraubenfeder 390 ist nahe dem unteren Randbereich 301b des Längsan­ triebsrahmens 301 an der dem ersten und dem zweiten Okular 51 und 52 zuge­ wandten Seite angeordnet (vgl. Fig. 1). Die beiden Enden der Schraubenfeder 390 sind jeweils hakenförmig. Ein Ende ist über eine Schraube 351 gehakt, die in einen Bereich nahe der Ecke des Längsantriebsrahmens 301 geschraubt ist, die zwischen dem unteren Randbereich 301b und dem seitlichen Randbereich nahe der Korrekturoptik 32 des Längsantriebsrahmens 301 liegt. Das andere Ende ist in eine Öffnung in der Druckplatte 344 gehakt, das in einem mittleren Bereich des Querantriebsrahmens 302 an dessen unterer Seite befestigt ist. Die Schrauben­ feder 390 spannt den Querantriebsrahmen 302 in die Richtung x1 vor. Folglich wird die Kugel der Gewindestange 342 ständig gegen die Druckplatte 344 ge­ drückt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, entspricht die Fläche der Druckplatte 4, an die die Kugel der Gewindestange 342 stößt, einer zu der Standardebene rechtwinkligen Ebene, auf der der Schwerpunkt G liegt. In Bezug auf das Verfahren des Querantriebs­ rahmens 302 in Querrichtung ist die Position, an der die Antriebskraft des Betäti­ gungselementes 340 zugeführt wird, so nahe wie möglich bei dem Schwerpunkt G.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist ein insgesamt rautenförmiger Flansch 341c einstückig mit einem Ende des Motorgehäuses 341a des Schrittmotors 341 ausgebildet. Der Flansch 341c wird mit einer Schraube 343a und einer Schraube 343b an einer Befestigungsplatte 343 gehalten. Die Schrauben 343a und 343b sind an vonein­ ander abgewandten Seiten des Flansches 341c angeordnet, wobei sich das Mo­ torgehäuse 341a zwischen den Schrauben 343a und 343b befindet. Die Befesti­ gungsplatte 343 ist einstückig mit dem Befestigungsrahmen 200 ausgebildet. So­ mit ist das Motorgehäuse 341a mittels des Flansches 341c und der Befesti­ gungsplatte 343 an dem Befestigungsrahmen 200 befestigt.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist auch ein einstückig mit einem Ende des Motorgehäuses 331a des Schrittmotors 331 ausgebildeter Flansch 331c insgesamt rautenförmig. Der Flansch 331c wird mit einer Schraube 333a und einer Schraube 333b (vgl. Fig. 3) an dem Sockel 221 des Steges 220 gehalten. Die Schrauben 333a ist in Bezug auf das Motorgehäuse 331a auf der von der Schraube 333b abgewandten Seite des Flansches 331c angeordnet. Folglich ist das Motorgehäuse 331a mittels des Flansches 331c und des Sockels 221 an dem Steg 220 befestigt.

Wie in Fig. 2, 4 und 5 gezeigt, haben Halteelemente 320 jeweils eine Schraube 321, eine Mutter 322 und zwei Unterlegscheiben 323. Ein Gewinde ist an dem Schaft 321a ausgebildet. Der Schaft 321a steckt durch eine Öffnung (in Fig. 2, 4 und 5 weggelassen) in dem Längsantriebsrahmen 301. Die Mutter 323 ist auf das von dem Kopf 321b der Schraube 321 abgewandte freie Ende des Schaftes 321a geschraubt. Eine Unterlegscheibe 323 ist zwischen dem Kopf 321b und dem An­ triebsrahmen 301 befestigt. Die andere Unterlegscheibe 323 ist zwischen der Mutter 322 und dem Antriebsrahmen 301 befestigt.

Die beiden Unterlegscheiben 323 sind jeweils auf einer Seite des Längsantriebs­ rahmens 301 rechtwinklig zu den optischen Achsen OP1 und OP2 angeordnet. Die Unterlegscheiben 323 sind jeweils derart nahe dem Querantriebsrahmen 302 angeordnet, daß ein Bereich der jeweiligen Unterlegscheibe 323 mit dem Quer­ antriebsrahmen 302 überlappt. Genauer wird ein Randbereich des Querantriebs­ rahmens 302 leicht zwischen jeweils zwei Unterlegscheiben 323 geklemmt, wo­ durch der Querantriebsrahmen 302 teilweise zwischen den beiden Unterleg­ scheiben 323 jeweils angeordnet ist. Dadurch wird eine Bewegung des Queran­ triebsrahmens 302 parallel zu den optischen Achsen OP1 und OP2 unterbunden, wodurch der Querantriebsrahmen beim Verfahren in Querrichtung geführt wird.

Vorsprünge 210 sind jeweils parallel zu der Längsrichtung an den Innenwänden des Befestigungsrahmens 200 ausgebildet. Die Vorsprünge 210 stehen in Quer­ richtung vor. Eine Nut 210a ist parallel zu der Längsrichtung in dem jeweiligen Vorsprung 210 ausgebildet. Die beiden seitlichen Randbereiche des Längsan­ triebsrahmens 301 werden in jeweils einer Nut 210a eines Vorsprungs 210 in Längsrichtung verschiebbar aufgenommen. Auf diese Weise wird eine Bewegung des Längsantriebsrahmens 301 parallel zu den optischen Achsen OP1 und OP2 verhindert. Der Längsantriebsrahmen 301 wird dadurch beim Verschieben in Längsrichtung geführt.

Wie außerdem aus den Fig. 2, 3 und 4 hervorgeht, sind die Korrekturoptiken 31 und 32 symmetrisch zueinander um eine Gerade positioniert, die parallel zur Längsrichtung ist und auf der der Schwerpunkt G liegt. Die Halteelemente 320 an der Seite der Korrekturoptik 31 und die an der Seite der Korrekturoptik 32 sind ebenfalls symmetrisch zu dieser Geraden angeordnet. Folglich fällt der Schwer­ punkt eines aus den Antriebsrahmen 301, 302, den Korrekturoptiken 31, 32 und den Halteelementen 320 gebildeten bewegbaren Teiles mit dem Schwerpunkt G zusammen.

Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm des Bildstabilisators nach diesem Ausführungs­ beispiel. Ein Winkelstellfühler 110 bestimmt die Richtung und die Winkelge­ schwindigkeit eines Bildzitterns in Längsrichtung. Ein Winkelstellfühler 120 be­ stimmt die Richtung und die Winkelgeschwindigkeit eines Bildzitterns in Quer­ richtung. Dabei wird das Doppelfernrohr von einem Anwender gehalten.

Ein Meßwertverstärker 111 für die Längsrichtung ist mit dem Winkelstellfühler 110 verbunden und verstärkt das von diesem ausgegebene Signal für die Winkelge­ schwindigkeit in Längsrichtung. Das von dem Meßwertverstärker 111 ausgege­ bene verstärkte Signal für die Winkelgeschwindigkeit in Längsrichtung wird einer Steuerung 100 eingegeben. Die Steuerung 100 ist z. B. ein Mikrocomputer. Auf ähnliche Weise verstärkt ein mit dem Winkelstellfühler 120 verbundener Meß­ wertverstärker 121 für die Querrichtung die von dem Winkelstellfühler 120 ausge­ gebenen Signale für die Winkelgeschwindigkeit in Querrichtung. Die von dem Meßwertverstärker 121 ausgegebenen verstärkten Signale für die Winkelge­ schwindigkeit in Querrichtung werden ebenfalls der Steuerung 100 eingegeben.

Von der Steuerung 100 werden das Signal für die Winkelgeschwindigkeit in Längsrichtung und das Signal für die Winkelgeschwindigkeit in Querrichtung je­ weils basierend auf einem vorbestimmten Synchronsignal in Digitalwerte umge­ wandelt. Der jeweilige Digitalwert wird integriert, wodurch ein Signal für die Win­ kelverstellung in Längsrichtung und ein Signal für die Winkelverstellung in Quer­ richtung berechnet werden, die jeweils dem Maß des Handzitterns in der jeweili­ gen Richtung entsprechen. Basierend auf dem Winkelverstellungssignal für die Längsrichtung wird das Antriebsmaß des Linsenträgers 30 in Längsrichtung in ei­ ner Ebene rechtwinklig zu den optischen Achsen OP1 und OP2 berechnet, d. h. die Anzahl der Antriebsschritte für den Motor 331b des Betätigungselementes 330 für die Längsrichtung (Anzahl der dem Motor 331b eingegebenen Pulse). Auf ähnliche Weise wird basierend auf dem Winkelverstellsignal für die Querrichtung das Verstellmaß des Linsenträgers 30 in Querrichtung in einer Ebene rechtwinklig zu den optischen Achsen OP1 und OP2 berechnet, d. h. die Anzahl der An­ triebsschritte für den Motor 341b des Betätigungselementes 340 für die Quer­ richtung.

Der Motor 331b des Betätigungselementes 330 für die Längsrichtung wird basie­ rend auf der von der Steuerung 100 ausgegebenen Anzahl Pulse gedreht. Die Drehbewegung des Motors 331b wird mit der Gewindestange 332 auf den Lin­ senträger 30 derart übertragen, daß dieser in Längsrichtung bewegt wird.

Um den Linsenträger 30 in die Richtung y2 zu verfahren, gibt die Steuerung 100 ein Steuersignal aus, wodurch der Motor 331b um ein vorbestimmtes Maß in die Vorwärtsrichtung gedreht wird. Entsprechend der Drehung des Motors 331b in die Vorwärtsrichtung schiebt sich die Gewindestange 332 in die Richtung y2, wodurch der Antriebsrahmen 301 gegen die Vorspannkräfte der Schraubenfedern 370 und 380 in die Richtung y2 bewegt wird. Um den Linsenträger 30 in die Richtung y1 zu bewegen, gibt die Steuerung 100 ein Steuersignal aus, durch das der Motor 331b in die Rückwärtsrichtung um ein vorbestimmtes Maß gedreht wird. Entsprechend der Drehung des Motors 331b in die Rückwärtsrichtung zieht sich die Gewindestange 332 in die Richtung y1 zurück, wodurch der Antriebsrahmen 301 durch die Vorspannkräfte der Schraubenfedern 370 und 380 in die Richtung y1 bewegt wird.

Auf ähnliche Weise wird der Motor 341b des Betätigungselementes 340 für die Querrichtung basierend auf der von der Steuerung 100 ausgegebenen Anzahl Pulse gedreht. Die Drehbewegung des Motors 341b wird durch die Gewinde­ stange 342 auf den Linsenträger 30 übertragen, wodurch sich dieser in Quer­ richtung bewegt.

Um den Linsenträger 30 in die Richtung x2 zu bewegen, gibt die Steuerung 100 ein Steuersignal aus, wodurch sich der Motor 341b um ein vorbestimmtes Maß in die Vorwärtsrichtung dreht. Entsprechend der Drehung des Motors 341b in die Vorwärtsrichtung schiebt sich die Gewindestange 342 in die Richtung x2, wodurch der Antriebsrahmen 302 gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder 390 in die Richtung x2 bewegt wird. Um den Linsenträger 30 in die Richtung x1 zu bewegen, gibt die Steuerung 100 ein Steuersignal aus, wodurch der Motor 341b um ein vorbestimmtes Maß in die Rückwärtsrichtung gedreht wird. Entsprechend der Drehung des Motors 341b in die Rückwärtsrichtung zieht sich die Gewindestange 342 in die Richtung x1 zurück, wodurch der Antriebsrahmen 302 durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 390 in die Richtung x1 bewegt wird.

Wie vorstehend erläutert, sind bei diesem Ausführungsbeispiel das Betätigungs­ element 330 für die Längsrichtung, die Führungsstifte 301c, 301d und die Füh­ rungsöffnungen 220c, 220d nahe einer Position angeordnet, die in Richtung der optischen Achsen der Korrekturoptiken 31, 32 aus der Mitte des Längsantriebs­ rahmens 301 in seiner Längsrichtung versetzt ist. Insbesondere sind die vorste­ hend genannten Elemente nahe dem Schwerpunkt G des Antriebsrahmens 301 angeordnet. Wenn das Doppelfernrohr in der Standardposition gehalten wird, wird der Linsenträger 30 ständig durch die Schwerkraft gezogen. Wenn der Linsenträ­ ger 30 in die Längsrichtung verfahren wird, wird kein Drehmoment erzeugt, des­ sen Drehzentrum der Verbindungspunkt zwischen der Spitze der Gewindestange 332 und der ebenen Fläche 301e des Führungsstiftes 301d ist. Folglich läßt sich das Verstellen des Antriebsrahmens 301 in der Längsrichtung gleichmäßig und glatt durchführen.

Es ist hierbei zu bemerken, daß sowohl der Antriebsmechanismus als auch der Führungsmechanismus vorzugsweise nahe dem Schwerpunkt G sowohl in Bezug auf die Längsrichtung als auch in Bezug auf die Querrichtung angeordnet sind. Wenn allerdings eine solche Anordnung z. B. wegen des Designs schwierig ist, werden das Betätigungselement 30 für die Längsrichtung und das Führungsele­ ment, d. h. im vorstehend beschriebenen Fall der Steg 220, vorzugsweise nahe dem Schwerpunkt G angeordnet, wie bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel. Generell tritt das Bildzittern in Längsrichtung häufiger auf als das in Querrichtung. Deshalb wird hier in Bezug auf die Längsrichtung eine große Genauigkeit für die Bildstabilisierung und eine hohe Lebensdauer für das Betätigungselement und das Führungselement gewährleistet.

Weiterhin wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Führungsstift 301c durch die Schraubenfeder 350 ständig in Kontakt mit der Innenwand der Führungsöffnung 220c des Steges 220 gehalten. Gleichzeitig wird der Führungsstift 301d durch die Schraubenfeder 360 ständig in Kontakt mit der Innenwand der Führungsöff­ nung 220d gehalten. Folglich wird der Antriebsrahmen 301 beim Verfahren in die Richtung y1 oder y2 stabil in Längsrichtung geführt.

Wie vorstehend beschrieben, läßt sich bei der Erfindung ein Bildstabilisator für ein scharfgestelltes Bild erhalten, bei dem das optische Korrektursystem genau und gleichmäßig angetrieben wird.

Claims (12)

1. Optische Vorrichtung mit einem Bildstabilisator mit einem Halter (30, 301, 302) zum Halten eines optischen Korrektursystems (31, 32) zum Korrigieren des Zitterns der optischen Achse der Vorrichtung, mit einem ersten An­ triebsmechanismus (330) zum Antreiben des Halters (30, 301, 302) entlang einer ersten Achse, die rechtwinklig zur optischen Achse ist, mit einem zweiten Antriebsmechanismus (340) zum Antreiben des Halters (302) ent­ lang einer zweiten Achse, die zur optischen Achse und zu der ersten Achse rechtwinklig ist, und mit einem Führungsmechanismus (220), der den Halter (30, 301, 302) beim Verstellen mit dem ersten Antriebsmechanismus (330) entlang der ersten Achse führt, wobei der erste Antriebsmechanismus (330) und der Führungsmechanismus (220) nahe dem Schwerpunkt des Halters (30, 301, 302) angeordnet sind.

2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antriebsmechanismus (330) und der Führungsmechanismus (220) nahe einer Position angeordnet sind, die gegen die Mitte des Halters (30, 301, 302) in Richtung der ersten Achse in eine Richtung entlang der opti­ schen Achse versetzt ist.

3. Optische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Korrektursystem zwei Korrekturoptiken (31, 32) hat, daß der Halter (30) einen von dem ersten Antriebsmechanismus (330) angetriebenen er­ sten Antriebsrahmen (301) hat, der von einem an der Innenwand (1) der Vor­ richtung befestigten Rahmen (200) getragen wird und der eine Öffnung hat, und einen von dem zweiten Antriebsmechanismus (340) angetriebenen zweiten Antriebsrahmen (302) hat, der verschiebbar in der Öffnung gelagert ist und die beiden Korrekturoptiken (31, 32) trägt, und daß der erste An­ triebsmechanismus (330) und der Führungsmechanismus (220) entlang ei­ ner Linie angeordnet sind, die zwischen den beiden Korrekturoptiken (31, 32) und normal zu einer Fläche ist, die durch die Mitten der beiden Korrek­ turoptiken (31, 32) verläuft und die optische Achse enthält.

4. Optische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsmechanismus ein erstes vorstehendes Element (301c), das an ei­ nem ersten Randbereich (301a) des ersten Antriebsrahmens (301) ausge­ bildet ist, der parallel zu der zweiten Achse ist und sich in einer Benutzungs­ position der Vorrichtung in ihrem oberen Bereich befindet, ein zweites vor­ stehendes Element (301d), das an einem zweiten Randbereich (301b) des ersten Antriebsrahmens (301) ausgebildet ist, der parallel zu der zweiten Achse ist und sich in der Benutzungsposition im unteren Bereich der Vor­ richtung befindet, und einen Steg (220) hat, der einstückig mit dem befe­ stigten Rahmen (200) ausgebildet und parallel zu der ersten Achse ist und der eine erste Führungsöffnung (220c) und eine zweite Führungsöffnung (220d) hat, und daß das erste vorstehende Element (301c) durch die erste Führungsöffnung (220c) steckt und entlang der ersten Achse bewegbar ist, und daß das zweite vorstehende Element (301d) durch die zweite Füh­ rungsöffnung (220d) steckt und entlang der ersten Achse bewegbar ist.

5. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Vorspannelement (350) den ersten Antriebsrahmen (301) parallel zu der zweiten Achse derart vorspannt, daß das erste vorstehende Element (301c) ständig in Kontakt zu einer zu der ersten Achse parallelen Innenwand der ersten Führungsöffnung (220c) gehalten wird, und daß ein zweites Vorspannelement (360) den ersten Antriebsrahmen (301) parallel zu der zweiten Achse derart vorspannt, daß das zweite vorstehende Element (301d) ständig in Kontakt zu einer zu der ersten Achse parallelen Innenwand der zweiten Führungsöffnung (220d) gehalten wird.

6. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes Vorspannelement (370) den ersten Antriebsrahmen (301) in Richtung der ersten Achse von der Unterseite zu der Oberseite vorspannt, und daß der erste Antriebsmechanismus (330) das zweite vorstehende Ele­ ment (301d) gegen die Vorspannkraft des dritten Vorspannelementes (370) verstellen kann, wodurch der erste Antriebsrahmen (301) in Richtung der ersten Achse von der Oberseite zu der Unterseite bewegt wird.

7. Optische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des zweiten vorstehenden Elementes (301d) eine ebene Außenfläche (301e) und eine zylindrische Außenfläche hat, und daß die ebene Außenfläche (301e) der Oberseite und die zylindrische Außenfläche der Unterseite zugewandt ist.

8. Optische Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antriebsmechanismus (330) ein direkt antreibendes Betätigungsele­ ment mit einem Motor (331) und einer Welle (332) ist, die in Richtung der ersten Achse abhängig von einer Drehbewegung des Motors (331) vorge­ schoben und zurückgezogen wird, und daß die Spitze der Welle (332) ständig gegen die ebene Außenfläche (301e) stößt.

9. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden zu der ersten Achse parallelen Randbereiche des ersten Antriebsrahmens (301) verschiebbar in Nuten (210a) in der Innen­ wand (1) gelagert sind, wodurch sich der erste Antriebsrahmen (301) in Richtung der ersten Achse bewegen kann.

10. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Antriebsrahmen (301) rechteckig ist, und daß die erste Achse parallel zur Längsrichtung des ersten Antriebsrahmens (301) ist.

11. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Achse oder die zweite Achse in einer Be­ nutzungsposition der Vorrichtung parallel zur Richtung der Schwerkraft ist.

12. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch der zweite Antriebsmechanismus (340) nahe dem Schwerpunkt des Halters (30, 301, 302) angeordnet ist.