EP2802934A1 - Optisches system zur abbildung eines objekts sowie verfahren für das optische system - Google Patents

Optisches system zur abbildung eines objekts sowie verfahren für das optische system

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Publication number
EP2802934A1
EP2802934A1 EP13701217.5A EP13701217A EP2802934A1 EP 2802934 A1 EP2802934 A1 EP 2802934A1 EP 13701217 A EP13701217 A EP 13701217A EP 2802934 A1 EP2802934 A1 EP 2802934A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
signal
detector
optical system
image stabilization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13701217.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Bach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss AG
Original Assignee
Carl Zeiss Sports Optics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Sports Optics GmbH filed Critical Carl Zeiss Sports Optics GmbH
Priority to EP20158537.9A priority Critical patent/EP3686653B1/de
Publication of EP2802934A1 publication Critical patent/EP2802934A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/16—Housings; Caps; Mountings; Supports, e.g. with counterweight
    • G02B23/18—Housings; Caps; Mountings; Supports, e.g. with counterweight for binocular arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake

Definitions

  • the invention relates to an optical system for imaging an object, the optical system having an objective, an image stabilization unit and an image plane.
  • the optical system is provided with an eyepiece.
  • the invention relates to a method for the optical system.
  • a binocular telescope which has a first housing part and a second housing part.
  • a first optical subsystem for a first eye of a user is arranged in the first housing part.
  • a second optical subsystem for a second eye of a user is arranged in the second housing part.
  • the first housing part and the second housing part are connected to each other via a buckling bridge.
  • the buckling bridge has a first hinge part arranged on the first housing part.
  • the buckling bridge has a second hinge part arranged on the second housing part.
  • the buckling bridge allows the setting of a pupil distance such that the first housing part and the second housing part are arranged relative to each other, so that the first housing part is arranged on one of the two eyes of the user and that the second housing part is arranged on the other of the two eyes of the user ,
  • optical system is understood above and below to mean not only binocular binoculars but also any optical system, that is, for example, also a monocular optical system, in particular in the form of a telescope.
  • an optical system in the form of a telescope which has a lens, an image stabilization unit in the form of a prism reversing system and an eyepiece.
  • the prism reversing system is gimballed in a housing of the telescope.
  • the prism reversing system is arranged in the housing of the telescope, that the prism reversing system is rotatably mounted about two mutually perpendicular axes.
  • a device is usually used, which is referred to as Kardanik.
  • a hinge point of the gimbal-mounted in the housing prism reversing system is arranged centrally between an image-side main plane of the lens and an object-side main plane of the eyepiece.
  • the gimbal-mounted prism reversing system is not moved due to its inertia by occurring Drehzittergolen. It thus remains firmly in the room. In this way, image degradation due to the jitter movement of the housing is compensated.
  • a binocular binoculars with an image stabilization which has a prism reversing system.
  • the prism reversing system has Porro prisms, each having a tilt axis.
  • the Porro prisms are formed pivotable about their respective tilt axis.
  • Engines are provided for pivoting the Porro prisms.
  • the panning is done in response to a dithering movement that causes a wobble of a watching picture.
  • optically neutral point is understood to mean a point at which the objective and the eyepiece can be relatively rotated in space without the position of an image of an object shifting, with the reversing system remaining firmly in place.
  • the inversion system is movably disposed about the optically neutral point and about two axes which are perpendicular to the optical axis. Now if the reversing system stable even in a dithering motion Space is maintained, then the image of an object when viewing the object is stabilized by means of this known optical system.
  • optically neutral point can also be described as follows.
  • An optically neutral point is understood to mean a point on an optical axis between an objective and an eyepiece about which an image stabilization unit is rotatably arranged so that, in the case of a wobble path around any point, the direction of the image of an object passing through the objective and the objective Eyepiece is considered, remains stationary in space, as well as the image stabilization unit.
  • a binocular is also known from the prior art which has a rigid housing in which a first optical subsystem and a second optical subsystem are arranged for both eyes of a user.
  • a single image stabilizing unit is disposed in the housing used for image stabilization in both the first optical subsystem and the second optical subsystem.
  • this single image stabilization unit is at least as wide as the distance of the first optical subsystem to the second optical subsystem.
  • rotatable rhombic prisms are arranged in the rigid housing, which are installed between the rigid housing and an eyepiece. If the rhombic prisms are rotated, the distance of the eyepieces changes, so that the pupillary distance of a user can be adjusted.
  • rotational angle detectors are used. By means of these rotation angle detectors, it is possible to measure twirl movements about two axes, which are aligned perpendicular to the optical axis of the binoculars.
  • the two axes namely, a first measuring axis and a second measuring axis
  • the two axes are also aligned perpendicular to each other.
  • the known binoculars are now provided with an adjusting device which is arranged in the rigid housing and which adjusts the image stabilization unit for image stabilization. At this time, the image stabilizing unit is moved along the optical axis.
  • Image stabilization unit to rotate about a first axis of rotation and about a second axis of rotation, wherein the first axis of rotation and the second axis of rotation are aligned perpendicular to the optical axis.
  • the relative position of the first measurement axis and the second measurement axis of a rotation angle detector to the first rotation axis and the second rotation axis the image stabilization unit is observed.
  • the invention is based on the object of specifying a method for adjusting a position of an image stabilization unit, which is arranged in an optical system having a buckling bridge.
  • an optical system is to be specified, which is suitable for carrying out this method.
  • this object is achieved by a method according to claim 1 or claim 12.
  • Optical systems according to claim 8 and claim 21 serve to carry out the method according to the invention.
  • the invention provides a method (first method) which is provided for setting a position of a first image stabilization unit and / or a second image stabilization unit of an optical system.
  • the first image stabilization unit is arranged in a first housing.
  • the second image stabilization unit is arranged in a second housing.
  • the first housing is connected to the second housing via at least one buckling bridge.
  • the buckling bridge has a first hinge part arranged on the first housing.
  • the buckling bridge has a second hinge part arranged on the second housing.
  • the optical system is designed, for example, as binocular binoculars or as a monocular telescope. However, the invention is suitable for any optical system.
  • a movement of the optical system with at least one rotation angle detector is detected.
  • the movement is, for example, a dithering movement of the optical system caused by the trembling of a user's hands.
  • a bending angle of the first hinge part to the second hinge part is determined.
  • a correction angle is then determined.
  • the first image stabilization unit is rotated by the correction angle relative to the first housing.
  • the second image stabilization unit is rotated by the correction angle relative to the second housing.
  • a first correction angle and a second correction angle are determined, wherein the first image stabilization unit is rotated by the first correction angle relative to the first housing and wherein the second image stabilization unit is rotated by the second correction angle relative to the second housing.
  • the bending angle is an angle that results by adjusting a first relative position of the first housing to the second housing in a second relative position of the first housing to the second housing.
  • the method according to the invention is based on the finding that, by determining the bending angle between the first hinge part and the second hinge part and thereby determining a correction angle, it is possible for the relative position of the rotation angle detector, which is arranged in the first housing, for example, to be determined second image stabilization unit, which is arranged in the second housing is taken into account, and thus a correct adjustment of the first image stabilization unit and the second image stabilization unit for image stabilization is made possible.
  • the correction angle can correspond to the bending angle.
  • the correction angle corresponds to a sum of the bending angle and an off-set angle, wherein the off-set angle results, for example, in that axes of rotation of the image stabilizing unit (s) are not arranged perpendicular to an optical axis or Due to the construction errors in the adjustment of the image stabilization units in the respective housing occur.
  • the rotation angle detector has a first measuring axis and a second measuring axis.
  • the second measuring axis is perpendicular to aligned first measuring axis.
  • the first measuring axis and the second measuring axis form a first coordinate system.
  • correction coordinates are determined with the correction angle by a transformation of rotational coordinates measured with the rotation angle detector, which are based on the first coordinate system.
  • the correction coordinates are based on a second coordinate system, which is given by a third axis of rotation and a fourth axis of rotation of the second image stabilization unit.
  • correction coordinates are determined as follows:
  • a x is a signal of the rotation angle detector with respect to the first measurement axis
  • a y is a signal of the rotation angle detector with respect to the second measuring axis
  • b x is a first transformed signal for rotation with respect to the third axis of rotation
  • b y is a second transformed signal for rotation with respect to the fourth axis of rotation
  • a k is the kink angle.
  • the first measuring axis and the second measuring axis are a transformation of the coordinates of the first measuring axis and the second measuring axis in the coordinates of the third axis of rotation and the fourth axis of rotation of the second image stabilization unit.
  • a transformation need not be made when the rotation angle detector is disposed in the first housing in which the first image stabilizing unit is disposed.
  • the relative position of the two measuring axes of the rotation angle detector and the two axes of rotation (a first axis of rotation and a second axis of rotation) of the first image stabilizing unit is known. For example, they fall on each other.
  • the movement of the optical system is determined by a predetermined number n of rotation angle detectors, where n is a natural number.
  • n is a natural number.
  • each of the n rotation angle detectors is arranged in the first housing.
  • the movement of the optical system is determined by determining a rotation of the optical system to each of the first measuring axis and to each of the second measuring axis of each of the n rotational angle detectors. Furthermore, a first mean value of the rotations about the first measuring axes and a second average value of the rotations about the second measuring axes are determined.
  • a measurement signal (detector signal) of the rotation-angle detector is processed by means of a low-pass filter or by means of a high-pass filter.
  • a measurement signal of each of the n rotation angle detectors is processed by means of a low-pass filter.
  • a measurement signal of each of the n rotation angle detectors is processed by means of a high-pass filter.
  • Rotation angle detectors are subject to a certain accuracy.
  • a rotation angle detector is suitable, which has a rather small design and can be produced inexpensively.
  • a rotation angle detector based on MEMS technology is used (Micro Electro Mechanical Systems).
  • MEMS technology Micro Electro Mechanical Systems
  • this rotation angle detector has a noise component, which definitely influences the stabilization quality. This is undesirable.
  • the considerations have further surprisingly revealed that while the overall amplitude of the noise can be reduced by the above described approach, the amount of noise in the frequency range used still exists and is visible to the user. This noise is thermal noise and is unique to each rotation angle detector.
  • the considerations have now shown that the noise in the frequency range used can be reduced by using a plurality of rotation angle detectors instead of a single rotation angle detector, for example 4 to 8 rotation angle detectors.
  • the number of rotation angle detectors is not limited to the above number, but any suitable number of rotation angle detectors can be selected. For example, it is provided to arrange the plurality of rotation angle detectors in a single housing (ie the first housing or the second housing).
  • the ess signals of the plurality of rotation angle detectors are summed up and multiplied by the inverse of the number of rotation angle detectors (or in other words, divided by the number of rotation angle detectors). This reduces the signal-to-noise ratio with the root of n, where n is the number of rotation angle detectors.
  • n 9: noise - 0.3
  • the above values according to the considered consideration show that even with the use of two rotation angle detectors the noise can be reduced to 70%. Using 3 rotation angle detectors can already reduce the noise to almost 50%. This is usually enough. But if higher accuracy is required, a higher number of rotation angle detectors can be used.
  • An optical system according to the invention for imaging an object which is provided in particular for carrying out a method having one of the abovementioned features or a combination of two of the abovementioned features, is given by claim 8.
  • the optical system is formed, for example, as a binocular femal glass or a monocular telescope. As already mentioned above, however, the invention is not limited to such optical systems.
  • the optical system according to the invention has at least one first housing and at least one second housing.
  • the first housing is connected to the second housing via at least one buckling bridge.
  • the buckling bridge has a first hinge part arranged on the first housing.
  • the buckling bridge has a second hinge part arranged on the second housing.
  • the first housing is provided with at least a first lens.
  • the second housing is provided with at least one second objective.
  • At least one first rotation angle detector for measuring a movement of the optical system is arranged in the first housing.
  • the first housing has at least one first image stabilization unit.
  • the second housing is provided with at least one second image stabilization unit.
  • At least one buckling bridge sensor for measuring a relative angle between the first hinge part and the second hinge part is arranged on the articulated bridge.
  • the buckling bridge sensor is designed, for example, as a magnetic sensor or as a strain gauge strip.
  • the invention is not limited to such buckling bridge sensors. Rather, any suitable type of buckling sensor can be used.
  • the optical system has at least one first control unit, which is based on the first image stabilization unit for controlling a movement of the first image stabilization unit the relative angle is connected. Alternatively or additionally, it is provided that the first control unit is connected to the second image stabilization unit for controlling a movement of the second image stabilization unit on the basis of the relative angle.
  • the optical system according to the invention is based on the same considerations as the above-described inventive method (first method). It is therefore referred to above.
  • the first housing is formed with at least one second rotation angle detector for measuring the movement of the optical system.
  • the first control unit is designed to move the first image stabilization unit.
  • at least one second control unit which is connected to the second image stabilization unit for controlling the movement of the second image stabilization unit, is arranged on the optical system.
  • the optical system comprises at least one of the following features: at least one low-pass filter for filtering at least a first detector signal of the first rotation angle detector or the second rotation angle detector with respect to the movement of the optical system; or at least one high-pass filter for filtering at least one second detector signal of the first rotation angle detector or the second rotation angle detector with respect to the movement of the optical system.
  • the invention also relates to a method according to the features of claim 12 (second method).
  • the inventive method according to the features of claim 12 is as well as the already explained above method for adjusting a first position of a first image stabilization unit in a first housing of an optical system and / or setting a second position of a second image stabilization unit in a second housing of the optical Systems suitable. It is provided that the first image stabilization unit is arranged together with at least one first rotation angle detector in the first housing. In addition, the second image stabilization unit is arranged together with at least one second rotation angle detector in the second housing. Furthermore, the first housing is connected to the second housing via at least one buckling bridge. The buckling bridge has a first hinge part arranged on the first housing and a second hinge part arranged on the second housing.
  • a movement of the optical system is detected by means of a first rotation angle detector. Furthermore, a first detector signal is generated, which is based on a first measurement coordinate system of the first rotation angle detector.
  • the first measuring coordinate system comprises, for example, a first measuring axis and a second measuring axis, which are arranged perpendicular to one another. For example, the first measuring axis and the second measuring axis are each aligned perpendicular to the optical axis of the optical system.
  • the movement of the optical system is detected by means of the second rotation angle detector.
  • a second detector signal is generated, which is based on a second measurement coordinate system of the second rotation angle detector.
  • the second measurement coordinate system is given for example by a third measurement axis and a fourth measurement axis of the second rotation angle detector. These two measuring axes are arranged perpendicular to each other. For example, the third measuring axis and the fourth measuring axis are also aligned perpendicular to the optical axis of the optical system.
  • the method according to the invention also has the following steps: Transforming the first detector signal into a third detector signal based on the second measurement coordinate system of the second rotation angle detector;
  • the aforementioned method according to claim 12 is based on the following considerations. It is provided that at least one rotary angle detector is arranged both in the first housing and in the second housing. Each of the two rotation angle detectors has its own coordinate system, which is in a fixed relation to the rotation coordinate system of the first image stabilization unit or the second image stabilization unit, which is arranged in the respective housing. Thus, the motion data determined by a rotation angle detector disposed in one of the housings can be used for that image stabilizing unit disposed in the identical housing. The relative angle between the two housings does not necessarily have to be measured. However, as explained above, each rotation angle detector has thermal noise. The noise component of each of the two rotation angle detectors is different.
  • the noise does not cause the entire image to be moved according to the amount of noise, but this movement is different for the first housing and the second housing, so that the images move against each other for both eyes of a user. This is uncomfortable for the user.
  • the inventive method is based on the surprising realization of the considerations that the detector signals of the two rotation angle detectors can be combined so that a common signal for both the subsystem of the first housing and the subsystem of the second housing is generated, but the different coordinate systems of be taken into account in the two housings image stabilization units. It is noted that the two rotation angle detectors basically create detector signals based on one and the same movement of the optical system.
  • the surprising finding also includes transforming the first detector signal of the first rotation angle detector, which is arranged in the first housing, into the second coordinate system of the second rotation angle detector, which is arranged in the second housing.
  • the second detector signal of the second rotation angle detector which is arranged in the second housing, transformed into the first coordinate system of the first rotation angle detector, which is arranged in the first housing.
  • the mean value of the transformed detector signal of the first rotation angle detector, which is arranged in the first housing, and the second detector signal of the second rotation angle detector, which is arranged in the second housing can now be formed.
  • This average value is used for the second image stabilization unit which is arranged in the second housing.
  • the average value is formed of the transformed second detection signal of the second rotation angle detector disposed in the second housing and the first detection signal of the first rotation angle detector disposed in the first housing. This is used for the first image stabilization unit which is arranged in the first housing.
  • the inventive method has the advantage that the noise of the individual rotation angle detectors is reduced and thus the remaining jitter of an image is reduced. Another advantage is that differential noise is distributed symmetrically to the first housing and the second housing for units of the first housing and for units of the second housing. It is explicitly pointed out that the method according to the invention is not limited to the use of two rotation angle detectors. Rather, the inventive method can also use more than two rotation angle detectors. In one embodiment of the method according to the invention, it is additionally or alternatively provided that the method has the following explained steps. On the one hand, the transformation of the first detector signal into the third detector signal can take place as follows:
  • a x is a first partial signal of the movement of the optical system relative to a first measurement axis of the first measurement coordinate system
  • a y is a second partial signal of the movement of the optical system relative to a second measuring axis of the first measuring coordinate system
  • b x is a first transformed sub-signal of the first sub-signal
  • b y is a second transformed sub-signal of the second sub-signal
  • y 2 is a second predeterminable transformation factor
  • ⁇ 3 is a third predeterminable transformation factor
  • ⁇ 4 is a fourth specifiable transformation factor.
  • b ' x is a third partial signal of the movement of the optical system relative to a third measuring axis of the second measuring coordinate system
  • b ' y is a fourth partial signal of the movement of the optical system relative to a fourth measuring axis of the second measuring coordinate system;
  • a ' x is a third transformed sub-signal of the third sub-signal;
  • a ' y is a fourth transformed sub-signal of the fourth sub-signal;
  • ⁇ is a first specifiable inverse transformation factor;
  • ⁇ ' 2 is a second predefinable inverse transformation factor
  • ⁇ ' 3 is a third predeterminable inverse transformation factor
  • ⁇ ' 4 is a fourth predefinable back transformation factor.
  • Xi is a first rotation coordinate about the first axis of the first measurement coordinate system
  • y ⁇ is a second rotation coordinate about the second axis of the first measurement coordinate system
  • the predefinable transformation factors or To determine specifiable inverse transformation factors in a certain way is done as follows:
  • the method has at least one of the following steps:
  • the invention provides, for example, that the transformation factors, the inverse transformation factors and / or the detector signals of the individual rotation angle detectors are filtered with a low-pass filter.
  • the frequency range that is filtered out should be well below the lower limit of the stabilization frequencies, but above the frequency of a change in the distance between the eyes. It offers a lower limit of 0.2 Hz and 1 Hz.
  • the transformation factors and / or the inverse transformation factors are determined by at least one of the following steps: Determining the first predeterminable transformation factor
  • ⁇ a x is relative to a first measurement axis of the first measurement coordinate system> a first filtered signal part of the movement of the optical system;
  • Measuring coordinate system is
  • ⁇ b x > is a first filtered transformed sub-signal of the first sub-signal
  • ⁇ b y > is a second filtered transformed sub-signal of the second sub-signal
  • ⁇ b ' x > is a third filtered sub-signal of the movement of the optical system relative to a third measuring axis of the second measuring coordinate system;
  • Measuring coordinate system is
  • Partial signal is;
  • ⁇ a 'y> is a fourth filtered transformed signal part of the fourth partial signal.
  • x ⁇ a> a first average of the first part of signals of the movement of the optical system is then relative to the first measuring axis of the first measurement coordinate system over the specifiable period of time. The same applies to the other variables.
  • the method additionally or alternatively has at least one of the following steps: processing of at least one of the specifiable transformation factors or predefinable inverse transformation factors by means of a high-pass filter and generating a high-pass filter signal; or processing at least one of the predefinable transformation factors or predefinable inverse transformation factors by means of a high-pass filter having a cut-off frequency of 0.2 Hz and generating a high-pass filter signal.
  • This embodiment is based on the following consideration. As long as the eye relief is not changed by a user, the relative angle between the first hinge part and the second hinge part remains constant. In this case, the transformation factors or the inverse transformation factors (in particular the average values of the transformation factors and / or the inverse transformation factors calculated according to the equations mentioned above) will not change. However, if the articulated bridge is readjusted, the transformation factors and / or the inverse transformation factors also change. In order to detect whether the buckling bridge is actually displaced, it is therefore intended to observe the transformation factors and / or the inverse transformation factors. If a change in the transformation factors and / or the inverse transformation factors is detected, a change in the setting of the articulated bridge can be assumed.
  • Whether a change of the transformation factors and / or the inverse transformation factors takes place can take place, for example, by a high-pass filtering of one or more of the transformation factors and / or the inverse transformation factors. If the filtered transformation factor (s) and / or inverse transformation factor (s) exceed a predefinable value, a change in the buckling bridge is detected.
  • the processing of at least one of the predeterminable transformation factors and predefinable back transformation factors by high-pass filtering comprises processing a sum of at least two of the predefinable transformation factors or of at least two of the predefinable back transformation factors. If a change in the transform factors and / or in the inverse transformation factors is detected, then the transformation factors and / or the inverse transformation factors are redetermined, for example as already described above.
  • the invention also relates to an optical system for imaging an object, in particular for carrying out the above-described second method.
  • the optical system according to the invention has at least one first housing and at least one second housing, wherein the first housing is connected to the second housing via at least one buckling bridge.
  • the buckling bridge has a first hinge part arranged on the first housing.
  • the buckling bridge has a second hinge part arranged on the second housing.
  • the first housing has at least a first lens.
  • the second housing is provided with at least one second objective.
  • the first housing has at least one first rotation angle detector for measuring a movement of the optical system.
  • the first housing is provided with at least one first image stabilization unit.
  • the second housing is provided with at least one second image stabilization unit.
  • the second housing has at least one second rotation angle detector for measuring a movement of the optical system.
  • At least one control unit which is connected to the first image stabilization unit for controlling a movement of the first image stabilization unit and / or which is connected to the second image stabilization unit for controlling a movement of the second image stabilization unit, is arranged on the optical system.
  • the optical system according to the invention has at least one low-pass filter and / or at least one high-pass filter.
  • the control unit has a memory unit in which a program code is loadable, which when executed in a processor of the control unit, the above-described second method with at least one of the aforementioned features or with a combination of at least two performs the aforementioned features.
  • FIG. 1A shows a first schematic representation of an optical system in the form of a binocular with a buckling bridge
  • FIG. Fig. 1B is a second schematic representation of the binoculars after
  • FIG. 1A is a schematic representation of a first optical
  • Fig. 2B is a third schematic representation of the binoculars after
  • FIG. 1 A; Fig. 2C is a first sectional view of the binoculars along the line
  • A-A according to FIG. 2B; 2D is a second sectional view of the binoculars along the
  • FIG. 2E is an enlarged sectional view of an image stabilizing unit of the binoculars according to FIGS. 2C and 2D;
  • Fig. 5 is a schematic representation of a third block diagram of units of the binoculars
  • Fig. 6 is a schematic representation of a fourth block diagram of units of the binoculars
  • Fig. 7 is a schematic representation of a fifth block diagram of units of the binoculars.
  • binocular binoculars 1 hereinafter referred to as binoculars only.
  • the invention is not limited to binoculars. Rather, the invention is suitable for any optical system, for example, in a telescope.
  • FIG. 1A shows a first schematic representation of the binoculars 1, which has a tube-shaped first housing part 2 and a tubular second housing part 3.
  • a second optical axis 1 extends through the second housing part 3.
  • the first housing part 2 is connected to the second housing part 3 via a bending bridge 4.
  • the buckling bridge 4 has a first hinge part 5, which is integrally formed on the first housing part 2.
  • the buckling bridge 4 has a second hinge part 6, which is arranged on the second housing part 3.
  • the first hinge part 5 has a first receiving part 7 and a second receiving part 8, between which a third receiving part 9 of the second hinge part 6 is arranged.
  • the second receiving part 8 and the third receiving part 9 extends a pivot pin (not shown), so that the relative position of the first housing part 2 and the second housing part 3 about a hinge axis 74 can be adjusted to each other.
  • a pivot pin (not shown)
  • FIG. 1B shows a further illustration of the binoculars 1.
  • the first housing part 2 has a first optical subsystem 12.
  • the first optical subsystem 12 is provided with a first objective 14A, with a first image stabilizing unit 16A designed as a first prism system and a first eyepiece 17A.
  • a first eye 15A of a user can be seen for viewing.
  • O property of an object O are arranged.
  • the first optical axis 10 of the first optical subsystem 12 is displaced laterally somewhat due to the first prism system 16A (first image stabilization unit 16A), resulting in a stepped configuration of the first optical axis 10.
  • the first lens 14A in this embodiment consists of a first front unit 51A and a first focusing unit 52A.
  • Other embodiments of the first lens 14A provide a different number of individual lenses or lens components made of lenses.
  • either the first eyepiece 17A or the first focusing unit 52A may be displaced axially along the first optical axis 10.
  • the first front unit 51A or even the complete first objective 14A is displaced along the first optical axis 10.
  • the first front unit 51A and the first focusing unit 52A are displaced relative to one another.
  • the second housing part 3 has a second optical subsystem 13.
  • the second optical subsystem 13 is provided with a second objective 14B, with a second image stabilization unit 16B embodied as a prism system and with a second eyepiece 17B.
  • a second eye 15B of the user for observing the object O can be arranged.
  • the second optical axis 1 1 of the second optical subsystem 13 is displaced laterally somewhat due to the second image stabilization unit 16B (prism system), so that a stepped configuration of the second optical axis 1 1 occurs.
  • the second lens 14B in this embodiment consists of a second front unit 51B and a second focusing unit 52B.
  • Other embodiments of the second lens 14B provide a different number of individual lenses or lenticum lenses.
  • either the second eyepiece 17B or the second focusing unit 52B may be displaced axially along the second optical axis 11.
  • the second front unit 51B or even the complete second objective 14B is displaced along the second optical axis 11.
  • the second front unit 51 B and the second focusing unit 52 B are shifted relative to each other.
  • the beam direction of the light beams incident on the optical subsystems 12, 13 is as follows: Object O - objective 14A, 14B image stabilization unit (prism system) 16A, 16B - eyepiece 17A, 17B - eye 15A, 15B ,
  • a rotary knob 53 is arranged on the articulated bridge 4, with which the first focusing unit 52A and the second focusing unit 52B can be displaced together along the two optical axes 10 and 11.
  • both the first objective 14A and the second objective 14B generate a real image, which is upside down relative to the object O under observation, in an image plane associated with the respective objective 14A, 14B.
  • the first prism system 16A (first image stabilization unit) associated with the first lens 14A and the second prism system 16B (second image stabilization unit) associated with the second lens 14B are used for image erection.
  • the upside down image is repositioned and displayed in a new image plane, the left intermediate image plane 23A or the right intermediate image plane 23B.
  • the first prism system 16A (first image stabilization unit) and the second prism system 16B (second image stabilization unit) can be used as Abbe-König prism system, Schmidt-Pechan prism system, Uppendahl prism system, Porro system.
  • a field field which sharply delimits the field of vision is arranged in the left intermediate image plane 23A.
  • a field field sharply defining the field of view may be arranged in the left intermediate image plane 23A.
  • the first eyepiece 17A is used to image the image of the left intermediate image plane 23A at any distance, eg, at infinity or at some other distance.
  • the second eyepiece 17B is used to image the image of the right intermediate image plane 23B at an arbitrary distance, eg, at infinity or at a different distance.
  • the first aperture stop 54A of the first optical subsystem 12 and the second aperture stop 54B of the second optical subsystem 13 can either by a socket of an optical element of the corresponding optical subsystem 12, 13, usually through the lens of the first front unit 51 A or the second front unit 51 B, or be formed by a separate aperture. It can be imaged in the beam direction by the corresponding optical subsystem 12 or 13 in a plane which lies in the beam direction behind the corresponding eyepiece 17A or 17B and is typically 5 to 25 mm away from it. This plane is called the plane of the exit pupil.
  • a retractable, turnable or foldable first eyecup 55A may be provided on the first eyepiece 17A and an extendable, turnable or foldable second eyecup 55B may be provided on the second eyepiece 17B.
  • FIG. 2A shows a schematic representation of the first optical subsystem 12, which is arranged in the first housing part 2.
  • the arranged in the second housing part 3 second optical subsystem 13 has an identical structure as the first optical subsystem 12.
  • the following statements with regard to the first optical subsystem 12 also apply to the second optical subsystem 13.
  • the first objective 14A, the first image stabilizing unit 16A and the first eyepiece 17A are arranged along the first optical axis 10 from the object O in the direction of the first eye 15A of the user.
  • the first image stabilization unit 16A is designed as a prism reversing system.
  • the first image stabilization unit 16 A is designed as a lens reversing system.
  • the second optical subsystem 13 has an identical structure to the first one optical subsystem 12.
  • the second prism system is designed as a second image stabilization unit 16B.
  • FIG. 2B shows a further schematic representation of the binoculars 1.
  • FIG. 2B is based on FIG. 1B. Identical components are provided with the same reference numerals.
  • Figure 2B now also shows the moving devices for the first image stabilizing unit 16A and the second image stabilizing unit 16B.
  • the first image stabilization unit 16A is arranged in a first gimbal 60A.
  • the second image stabilization unit 16B is arranged in a second gimbal 60B.
  • the arrangement of the two image stabilization units 16A and 16B is shown in more detail in FIG. 2C.
  • the first gimbal 60A has a first outer suspension 61A which is arranged on the first housing part 2 via a first axis 18A.
  • the first outer suspension 61A is rotatably disposed about the first axis 18A.
  • the first gimbal 60A has a first inner suspension 62A which is rotatably mounted on the first outer suspension 61A via a second axis 19A. Via a first drive unit 24A, the first inner suspension 62A is rotated about the second axis 19A.
  • a second drive unit 24B is provided, by means of which the first outer suspension 61A is rotated about the first axis 18A.
  • Figure 2E shows the above in an enlarged view.
  • the first image stabilizing unit 16A is held on the first inner suspension 62A by means of clamp holders 71.
  • the second image stabilizing unit 16B is disposed on the second gimbals 60B.
  • the second gimbal 60B has a second outer suspension 61 B, which is disposed on the second housing part 3 via a third axis 18B.
  • the second outer suspension 61 B is rotatably disposed about the third axis 18 B.
  • the second gimbal 60B has a second inner suspension 62B which is rotatably disposed on the second outer suspension 61B via a fourth axis 19B. Via a third drive unit 24C, the second inner suspension 62B is rotated about the third axis 19B. Further, a fourth drive unit 24D is provided, by means of which the second outer suspension 61 B is rotated about the third axis 18B. As mentioned above, FIG. 2A shows the first optical subsystem 12.
  • the first image stabilizing unit 16A is arranged by means of the first gimbals 60A such that it is rotatably mounted about two mutually orthogonal axes, namely about the first axis 18A and about the second axis 19A , which protrudes into the leaf level.
  • the first axis 18A and the second axis 19A intersect at a first intersection 20A.
  • the first intersection 20A is arranged differently from a first optically neutral point on the first optical axis 10. Reference is made to the comments made above.
  • the first image stabilization unit 16A has a first entrance surface 21 and a first exit surface 22.
  • the first exit surface 22 is arranged in a range of 1 mm to 20 mm apart from the left intermediate image plane 23A.
  • the first exit surface 22 is disposed in a range of 2 mm to 15 mm apart from the left intermediate image plane 23A.
  • it is provided that the first exit surface 22 is arranged in a range of 3 mm to 12 mm apart from the left intermediate image plane 23A.
  • the quality of the image, which is generated by the first optical subsystem 12 is improved, since manufacturing tolerances in the production of the first image stabilization unit 16A have to be taken into account, in the picture produced no longer strong impact.
  • the extent and the volume of the first image stabilization unit 16A can be smaller than in the prior art. This means that the mass of the first image stabilization unit 16A may be less than in the prior art.
  • the moment of inertia of the first image stabilizing unit 16A is reduced such that the adjustment of the first image stabilizing unit 16A can be effected with a relatively small force.
  • the smaller volume, the smaller expansion and the possibility to use drive units that have a low power to Adjustment of the first image stabilization unit 16A allow the first housing part 2 to be made smaller than the housing parts used in the prior art.
  • a shapely housing reminding the user of ordinary binoculars is provided which gives a more aesthetically pleasing impression than the prior art.
  • the formation of the binoculars 1 in two tubes namely, the first housing part 2 corresponding first tube and a second housing part 3 corresponding second tube
  • the use of two image stabilization units namely the first image stabilization unit 16A in the first housing part 2 and the second image stabilization unit 16B in the second housing part 3) enables a significant reduction in the moment of inertia of the two image stabilization units compared to the prior art, so that piezoactuators are used can.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a block diagram of units for image stabilization in the optical system in the form of binoculars 1.
  • the first gimbals 60A of the first image stabilization unit 16A, the first drive unit 24A and the second drive unit 24B, which are arranged in the first housing part 2 on the one hand and the second gimbals 60B of the second image stabilization unit 16B, the third drive unit 24C and the fourth drive unit 24D, which are arranged in the second housing part 3, on the other hand are connected to a control and monitoring unit 37 (for example a microcontroller).
  • the control and monitoring unit 37 is in turn connected to a first angular velocity detector 38 and to a second angular velocity detector 39.
  • the first angular velocity detector 38 serves to detect movements of the binoculars 1 and is arranged in the first housing part 2.
  • the second angular velocity detector 39 also serves to detect movements of the binoculars 1 and is arranged in the first housing part 2.
  • the aforementioned movements are, for example, rotational and / or translational jitter movements.
  • the rotation angle is calculated, which can be determined by an angular velocity and a predeterminable time period.
  • the invention is not limited to such detectors. Rather, any suitable detector for determining the angle of rotation (rotation angle detector) can be used.
  • the control and monitoring unit 37 is connected to a buckling bridge sensor 40.
  • the use of the buckling bridge sensor 40 has the following background.
  • the relative position of the axes of rotation (firstly the first axis 18A and the second axis 19A of the first image stabilizing unit 16A and the third axis 18B and the fourth axis 19B of the second image stabilizing unit 16B) changes when the pupil distance is adjusted via the bending bridge 4.
  • the buckling bridge sensor 40 now determines a relative angle ⁇ between a first hinge part axis 72 of the first hinge part 5 and a second hinge part axis 73 of the second hinge part 6, wherein the first hinge part axis 72 and the second hinge part axis 73 have a common point of intersection with the hinge axis 74 (see FIGS and 2D).
  • the relative angle ⁇ in FIG. 2C in which the first axis 18A and the third axis 18B are arranged parallel to one another, may already be 175 °.
  • FIG. 2D an orientation of the first hinge part axis 72 and the second hinge part axis 73 is shown, in which the relative angle ⁇ is 145 °, for example.
  • the actual bending angle a k with respect to the first axis 18 A and the third axis 18 B is the difference between the two measured relative angles, ie 30 °.
  • the kink angle determined in this or a similar manner now enables a transformation of coordinates of a first coordinate system of structural units of the first housing part 2 into coordinates of a second coordinate system of structural units of the second housing part 3.
  • the adjustment of the position (rotational position) of the first image stabilizing unit 16A and the position (rotational position) of the second image stabilizing unit 16B is performed, for example, as follows.
  • an angular velocity due to a movement of the binoculars 1 becomes detected relative to the observed environment.
  • the first angular velocity detector 38 and the second angular velocity detector 39 provide motion dependent angular velocity signals. With the angular velocity signals, rotation angle about the measuring axes of the first angular velocity detector 38 and rotational angles about the measuring axes of the second angular velocity detector 39 are determined in the control and monitoring unit 37.
  • the rotation angles determined in this way are now converted into a first (adjustment) angle by which the first image stabilization unit 16A has to be rotated in order to be positioned in space. Further, with the rotation speed, a second (adjustment) angle is computed, by which the second image stabilizing unit 16B has to be rotated to be "fixed” in the space Further, it should be noted that the intersection of the rotation axes with the optically neutral point of the binocular 1.
  • the determined angle of rotation should be multiplied by a factor dependent on the binoculars 1 to obtain the necessary (adjustment) angle, the relative position of measuring axes of the two angular velocity detectors 38 and 39 and the axes of rotation of the first image stabilizing unit 16A and the second image stabilization unit 16B a suitable transformation, taking into account the bending angle, gives the corresponding (adjustment) angle.
  • the position of the measuring axes of the two angular velocity detectors 38 and 39 corresponds to the position of the first axis 18A and the second axis 19A of the first image stabilization unit 16A.
  • the (adjustment) angles of the first image stabilization unit 16A can then be transformed into the (adjustment) angle of the second image stabilization unit 16B.
  • first rotational coordinates of a first coordinate system of the first housing part 2 are now provided in second rotational coordinates of a second coordinate system of the second housing part 3 (the second rotational coordinates being provided for the second image stabilizing unit 16B are transformed).
  • the second coordinate system is based, for example, on the third axis 18B and the fourth axis 19B of the second image stabilization unit 16B.
  • the Transformation by Equations 1 and 2. The calculation is performed by the control and monitoring unit 37.
  • the movement of the binoculars 1 is determined by determining a rotation of the binoculars 1 respectively to the first measuring axis and to the second measuring axis of each of the two angular velocity detectors 38 and 39.
  • a first mean value of the rotations about the first measuring axes and a second average value of the rotations about the second measuring axes are determined.
  • the two mean values are now used to determine the second rotational coordinates for the second image stabilization unit 16B.
  • the number of multiple angular velocity detectors reduces the noise.
  • FIG. 4 is a block diagram of another embodiment of image stabilization units based on the embodiment of FIG. Identical units are therefore provided with the same reference numerals.
  • the embodiment according to FIG. 4 has two control and monitoring units, namely a first control and monitoring unit 37A and a second control and monitoring unit 37B.
  • the first control unit 37A is connected to the first angular velocity detector 38, to the first gimbals 60A of the first image stabilization unit 16A, to the first drive unit 24A, and to the second drive unit 24B.
  • the first control and monitoring unit 37A is arranged, for example, in the first housing part 2.
  • the second control unit 37B is provided with the second angular velocity detector 39, with the second gimbals 60B of the image stabilizing unit 16B, with the third driving unit 24C and with the fourth drive unit 24D.
  • the second control and monitoring unit 37B is arranged, for example, in the second housing part 3.
  • the buckling bridge sensor 40 is connected to both the first control and monitoring unit 37A and the second control and monitoring unit 37B.
  • the first angular velocity detector 38 is connected to the second control unit 37B.
  • the second angular velocity detector 39 is connected to the first control unit 37A.
  • this embodiment uses in each case a separate control unit for the first optical subsystem 12 in the first housing part 2 and for the second optical subsystem 13 in the second housing part 3, although the angular velocity detectors 38, 39 for detecting movements of the binoculars 1, for example, as described above and below.
  • FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of image stabilization units based on the embodiment of FIG. Identical units are therefore provided with the same reference numerals.
  • the embodiment according to FIG. 5 has a first low-pass filter 25 and a first high-pass filter 27 with which the detector signals of the first angular velocity detector 38 are filtered.
  • a second low-pass filter 26 and a second high-pass filter 28 are provided with which the detector signals of the second angular velocity detector 39 are filtered.
  • the filtered detector signals are supplied to the control and monitoring unit 37.
  • the two angular velocity detectors 38 and 39 have a noise component which influences the image. This is undesirable. To reduce such noise, the bandwidth of the detector signals of the two angular velocity detectors 38 and 39 is reduced. The noise outside this bandwidth (frequency range) is suppressed. This is done by filtering the detector signals by means of the two abovementioned high-pass filters 27, 28 and the two above-mentioned low-pass filters 25, 26. Thus, noise with frequencies above and below the frequency range no longer occurs.
  • the use of the aforementioned noise suppression is advantageous because dithering in the image are visible only up to a frequency of about 20 Hz. Movements that have a movement frequency above 20 Hz only lead to blurring of the image because they are above a frequency that can recognize the eye as movement. In movements below a frequency of 0.5 Hz occur quite a few involuntary dithering, but increases the random movement of the user. Therefore, for example, a frequency range of 0.5 Hz to 20 Hz is used.
  • FIG. 6 shows a block diagram of a further embodiment of an arrangement of image stabilization units.
  • the embodiment of Figure 6 is based on the embodiment of Figure 3. The same units are provided with the same reference numerals.
  • a separate control unit is provided for each of the two above-mentioned housing parts 2 and 3.
  • the first image stabilizing unit 16A with the first gimbals 60A, the first drive unit 24A, the second drive unit 24B and the first control unit 37A are arranged.
  • the first control unit 37A is connected to the first angular velocity detector 38 and the second angular velocity detector 39, which are also arranged in the first housing part 2.
  • the second image stabilization unit 16B with the second gimbal 60B, the third drive unit 24C, the fourth drive unit 24D and the second control unit 37B are arranged in the second housing part 3. Further, in the second housing part 3, a third angular velocity detector 41 and a fourth angular velocity detector 42 are arranged, which determine the movements of the binoculars 1.
  • the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6 serves to carry out the method described below.
  • a movement of the binoculars 1 is detected by the first angular velocity detector 38 and the second angular velocity detector 39.
  • First detector signals are generated which are each based on a first measurement coordinate system of the first angular velocity detector 38 and the second angular velocity detector 39.
  • the first measuring coordinate system comprises, for example, a first measuring axis and a second measuring axis, which are arranged perpendicular to one another.
  • the first measuring axis and the second measuring axis are each aligned perpendicular to the first optical axis 10 of the binoculars 1. From the obtained detector signals an average value is formed.
  • the movement of the binoculars 1 is detected by means of the third angular velocity detector 41 and the fourth angular velocity detector 42.
  • Second detector signals are generated which are each based on a second measuring coordinate system of the third angular velocity detector 41 and the fourth angular velocity detector 42.
  • the second measuring coordinate system comprises, for example, a third measuring axis and a fourth measuring axis, which are arranged perpendicular to one another.
  • the third measuring axis and the fourth measuring axis are each aligned perpendicular to the second optical axis 1 1 of the binoculars 1.
  • From the obtained detector signals a further average value is formed.
  • the following method steps then take place: transforming the first detector signal into a third detector signal based on the second measuring coordinate system of the third angular velocity detector 41;
  • the transformation of the first detector signal into the third detector signal takes place according to equations 3 and 4, which have already been explained above.
  • the transformation of the second detector signal into the fourth detector signal takes place, for example, by the equations 5 and 6 already explained above. All the calculations are carried out in the first control and monitoring unit 37A or in the second control and monitoring unit 37B.
  • the calculation of the first detector mean value is carried out by equations 7 and 8.
  • the calculation of the second average detector value is done by equations 9 and 10. All calculations are performed in the first control and monitoring unit 37A or in the second control unit 37B.
  • the predefinable transformation factors or predefinable inverse transformation factors in a specific way. For example, this is done by the equations 1 1 to 18, as already explained above. All calculations are performed in the first control unit 37A or in the second control unit 37B. Furthermore, it is provided in this embodiment that the transformation factors and inverse transformation factors satisfy certain relations. In this embodiment of the method, the above-mentioned equations 19 to 26 apply.
  • FIG. 7 shows a block diagram of a further embodiment of an arrangement of image stabilization units.
  • the embodiment of Figure 7 is based on the embodiment of Figure 6. The same units are provided with the same reference numerals.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 7 has only the first angular velocity detector 38 in the first housing part 2.
  • the second housing part 3 only the third angular velocity detector 41 is provided.
  • the detector signal of the first angular velocity detector 38 is filtered by means of a first low-pass filter 25 and by means of a first high-pass filter 27.
  • the detector signal of the third angular velocity detector 41 is filtered by means of a second low-pass filter 26 and by means of a second high-pass filter 28.
  • the cut-off frequency of the first low-pass filter 25 and the second low-pass filter 26 is 1 Hz. As already explained above, this is done in order to suppress the noise of the transformation factors and / or the remindtransfor- mations configureden as well as possible.
  • a calculation of the transformation factors and / or the inverse transformation factors by means of an average calculation is also available for eliminating the noise.
  • the transformation factors and / or the inverse transformation factors are determined by the equations 27 to 34 already explained above. All calculations are performed in the first control unit 37A or in the second control unit 37B.
  • the cutoff frequency of the first high pass filter 27 and the second high pass filter 28 is about 0.2 Hz.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Position einer ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) und/oder einer zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) eines optischen Systems (1). Das Verfahren umfasst ein Detektieren einer Bewegung des optischen Systems (1) mit einem Drehwinkeldetektor und ein Bestimmen eines Knickwinkels eines ersten Scharnierteils zu einem zweiten Scharnierteil einer Knickbrücke (4) des optischen Systems (1). Ferner wird ein Korrekturwinkel basierend auf dem Knickwinkel bestimmt. Darüber hinaus erfolgt ein Drehen der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) um den Korrekturwinkel relativ zu einem ersten Gehäuse (2) und/oder ein Drehen der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) um den Korrekturwinkel relativ zu einem zweiten Gehäuse (3).

Description

Optisches System zur Abbildung eines Objekts sowie Verfahren für das optische System
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Abbildung eines Objekts, wobei das optische System ein Objektiv, eine Bildstabilisierungseinheit und eine Bild- ebene aufweist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist beispielsweise das optische System mit einem Okular versehen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren für das optische System.
Aus dem Stand der Technik ist ein binokulares Fernglas bekannt, das ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil aufweist. In dem ersten Gehäuseteil ist ein erstes optisches Teilsystem für ein erstes Auge eines Benutzers angeordnet. In dem zweiten Gehäuseteil ist ein zweites optisches Teilsystem für ein zweites Auge eines Benutzers angeordnet. Das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil sind über eine Knickbrücke miteinander verbunden. Die Knickbrücke weist ein an dem ersten Gehäuseteil angeordnetes erstes Scharnierteil auf. Ferner weist die Knickbrücke ein an dem zweiten Gehäuseteil angeordnetes zweites Scharnierteil auf. Die Knickbrücke ermöglicht die Einstellung einer Pupillendistanz derart, dass das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil relativ zueinander angeordnet werden, sodass das erste Gehäuseteil an einem der beiden Augen des Benutzers angeordnet ist und dass das zweite Gehäuseteil an dem anderen der beiden Augen des Benutzers angeordnet ist.
Unter einem optischen System wird vorstehend und auch nachstehend nicht nur ein binokulares Fernglas, sondern jedes optische System verstanden, also beispielsweise auch ein monokulares optisches System, insbesondere in Form eines Fernrohrs.
Das durch das Fernrohr oder das Fernglas von einem Beobachter erfasste Bild wird oft verwackelt wahrgenommen, da Zitterbewegungen oder Drehbewegungen der Hände des Benutzers, aber auch Bewegungen des Untergrundes wiederum Bewegungen des optischen Systems verursachen. Um dieses zu umgehen, ist es bekannt, Bilder in einem optischen System zu stabilisieren. Bekannte Lösungen verwenden Stabilisierungseinrichtungen zur Stabilisierung des Bildes mittels einer mechanischen Einrichtung und/oder einer elektronischen Einrichtung. Aus der DE 23 53 101 C3 ist ein optisches System in Form eines Fernrohrs bekannt, das ein Objektiv, eine Bildstabilisierungseinheit in Form eines Prismen- umkehrsystems sowie ein Okular aufweist. Das Prismenumkehrsystem ist karda- nisch in einem Gehäuse des Fernrohrs gelagert. Hierunter wird verstanden, dass das Prismenumkehrsystem derart in dem Gehäuse des Fernrohrs angeordnet ist, dass das Prismenumkehrsystem um zwei zueinander rechtwinklig angeordnete Achsen drehbar gelagert ist. Zur drehbaren Lagerung wird in der Regel eine Vorrichtung verwendet, die als Kardanik bezeichnet wird. Ein Gelenkpunkt des kardanisch im Gehäuse gelagerten Prismenumkehrsystems ist mittig zwischen einer bildseitigen Hauptebene des Objektivs und einer objektseitigen Hauptebene des Okulars angeordnet. Das kardanisch gelagerte Prismenumkehrsystem wird aufgrund seiner Trägheit durch auftretende Drehzitterbewegungen nicht bewegt. Es bleibt somit fest im Raum stehen. Auf diese Weise wird eine Bildverschlechterung, die aufgrund der Drehzitterbewegung des Gehäuses entsteht, kompensiert. Aus der DE 39 33 255 C2 ist ein binokulares Fernglas mit einer Bildstabilisierung bekannt, das ein Prismenumkehrsystem aufweist. Das Prismenumkehrsystem weist Porro-Prismen auf, die jeweils eine Kippachse aufweisen. Die Porro-Prismen sind um ihre jeweilige Kippachse schwenkbar ausgebildet. Zur Schwenkung der Porro-Prismen sind Motoren vorgesehen. Die Schwenkung erfolgt in Abhängigkeit einer Zitterbewegung, die ein Wackeln eines beobachten Bildes verursacht.
Ein weiteres optisches System mit einer Bildstabilisierungseinheit ist aus der US 5,910,859 bekannt. Die Bildstabilisierungseinheit dieses optischen Systems ist in Form eines Umkehrsystems ausgebildet, das in einem optisch neutralen Punkt mittig zwischen einem Objektiv und einem Okular angeordnet ist. Unter einem optisch neutralen Punkt wird ein Punkt verstanden, um den das Objektiv und das Okular relativ im Raum gedreht werden können, ohne dass die Position eines Bildes eines Objekts sich verschiebt, wobei das Umkehrsystem fest im Raum stehen bleibt. Das Umkehrsystem ist um den optisch neutralen Punkt sowie um zwei Achsen, die senkrecht zur optischen Achse angeordnet sind, beweglich angeordnet. Wenn nun das Umkehrsystem auch bei einer Zitterbewegung stabil im Raum gehalten wird, dann wird auch das Bild eines Objekts bei Betrachtung des Objekts mittels dieses bekannten optischen Systems stabilisiert. Der optisch neutrale Punkt lässt sich auch wie folgt beschreiben. Unter einem optisch neutralen Punkt wird ein Punkt auf einer optischen Achse zwischen einem Objektiv und einem Okular verstanden, um den eine Bildstabilisierungseinheit drehbar angeordnet ist, so dass bei einer Drehzitterbwegung um einen beliebigen Punkt die Richtung des Bildes eines Objekts, welches durch das Objektiv und das Okular betrachtet wird, fest im Raum stehen bleibt, ebenso wie die Bildstabilisierungseinheit.
Aus dem Stand der Technik ist auch ein Fernglas bekannt, das ein starres Gehäuse aufweist, in dem für beide Augen eines Benutzers ein erstes optisches Teilsystem und ein zweites optisches Teilsystem angeordnet sind. Zur Stabilisierung eines Bildes aufgrund des bereits oben genannten Problems ist eine einzelne Bildstabilisierungseinheit in dem Gehäuse angeordnet, die zur Bildstabilisierung sowohl hinsichtlich des ersten optischen Teilsystems als auch hinsichtlich des zweiten optischen Teilsystems verwendet wird. Baubedingt ist diese einzelne Bildstabilisierungseinheit mindestens so breit wie der Abstand des ersten optischen Teilsystems zu dem zweiten optischen Teilsystem. Bei dem bekannten Fernglas ist es vorgesehen, dass eine Einstellung der Pupillendistanz eines Benutzers möglich ist. Hierzu sind in dem starren Gehäuse drehbare rhombische Prismen angeordnet, die zwischen dem starren Gehäuse und einem Okular eingebaut sind. Werden die rhombischen Prismen gedreht, verändert sich der Abstand der Okulare, sodass die Pupillendistanz eines Benutzers eingestellt werden kann.
Um bei dem vorbeschriebenen bekannten Fernglas nun eine Zitterbewegung oder eine weitere Bewegung des Fernglases zu ermitteln, werden Drehwinkeldetektoren eingesetzt. Mittels dieser Drehwinkeldetektoren ist es möglich, Drehzitterbe- wegungen um zwei Achsen zu messen, welche senkrecht zur optischen Achse des Fernglases ausgerichtet sind. Die beiden Achsen (nämlich eine erste Messachse und eine zweite Messachse) sind ebenfalls zueinander senkrecht ausgerichtet. Zur Bildstabilisierung ist das bekannte Fernglas nun mit einer Stellvorrichtung versehen, die in dem starren Gehäuse angeordnet ist und welche die Bildstabili- sierungseinheit zur Bildstabilisierung verstellt. Dabei wird die Bildstabilisierungseinheit entlang der optischen Achse bewegt. Ferner ist es vorgesehen, die Bildstabilisierungseinheit um eine erste Drehachse sowie um eine zweite Drehachse zu drehen, wobei die erste Drehachse und die zweite Drehachse senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet sind. Um jedoch den Drehwinkel, um welchen die Bildstabilisierungseinheit um die erste Drehachse und die zweite Drehachse gedreht werden soll, genau zu bestimmen, ist es erforderlich, dass die relative Lage der ersten Messachse und der zweiten Messachse eines Drehwinkeldetektors zu der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse der Bildstabilisierungseinheit beachtet wird. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Fernglas mit einem starren Gehäuse ist es möglich, die relative Lage der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse sowie der ersten Messachse und der zweiten Messachse so auszubilden, dass die beiden Achsenpaare aufeinander fallen. Der Drehwinkel kann dann einfach bestimmt werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung einer Position einer Bildstabilisierungseinheit anzugeben, die in einem optischen System angeordnet ist, das eine Knickbrücke aufweist. Darüber hinaus soll ein optisches System angegeben werden, das zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 oder dem Anspruch 12 gelöst. Optische Systeme gemäß dem Anspruch 8 und dem Anspruch 21 dienen der Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und/oder den beigefügten Figuren.
Die Erfindung sieht nach dem Anspruch 1 ein Verfahren (erstes Verfahren) vor, dass zur Einstellung einer Position einer ersten Bildstabilisierungseinheit und/oder einer zweiten Bildstabilisierungseinheit eines optischen Systems vorgesehen ist. Die erste Bildstabilisierungseinheit ist in einem ersten Gehäuse angeordnet. Die zweite Bildstabilisierungseinheit ist in einem zweiten Gehäuse angeordnet. Das erste Gehäuse ist mit dem zweiten Gehäuse über mindestens eine Knickbrücke verbunden. Die Knickbrücke weist ein an dem ersten Gehäuse angeordnetes erstes Scharnierteil auf. Ferner weist die Knickbrücke ein an dem zweiten Gehäuse angeordnetes zweites Scharnierteil auf. Das optische System ist beispielsweise als ein binokulares Fernglas oder als ein monokulares Fernrohr ausgebildet. Die Erfindung ist aber für jedes optische System geeignet. Bei dem erfindungsgemä- ßen Verfahren ist es nun vorgesehen, dass eine Bewegung des optischen Systems mit mindestens einem Drehwinkeldetektor detektiert wird. Die Bewegung ist beispielsweise eine Zitterbewegung des optischen Systems, die durch das Zittern von Händen eines Benutzers verursacht wird. Zusätzlich zum Detektieren der Bewegung wird ein Knickwinkel des ersten Scharnierteils zum zweiten Scharnierteil bestimmt. Basierend auf dem Knickwinkel wird sodann ein Korrekturwinkel bestimmt. Es erfolgt ein Drehen der ersten Bildstabilisierungseinheit um den Korrekturwinkel relativ zum ersten Gehäuse. Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass die zweite Bildstabilisierungseinheit um den Korrekturwinkel relativ zum zweiten Gehäuse gedreht wird. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass ein erster Korrekturwinkel und ein zweiter Korrekturwinkel bestimmt werden, wobei die erste Bildstabilisierungseinheit um den ersten Korrekturwinkel relativ zum ersten Gehäuse gedreht wird und wobei die zweite Bildstabilisierungseinheit um den zweiten Korrekturwinkel relativ zum zweiten Gehäuse gedreht wird.
Der Knickwinkel ist ein Winkel, der sich durch Verstellung einer ersten Relativposition des ersten Gehäuses zum zweiten Gehäuse in eine zweite Relativposition des ersten Gehäuses zum zweiten Gehäuse ergibt. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass durch Bestimmen des Knickwinkels zwischem dem ersten Scharnierteil und dem zweiten Scharnierteil und einer hierdurch erfolgten Bestimmung eines Korrekturwinkels es ermöglicht wird, dass die relative Lage des Drehwinkeldetektors, welcher beispielsweise in dem ersten Gehäuse angeordnet ist, und der zweiten Bildstabilisierungseinheit, die in dem zweiten Gehäuse angeordnet ist, berücksichtigt wird und demnach eine korrekte Einstellung der ersten Bildstabilisierungseinheit und der zweiten Bildstabilisierungseinheit zur Bildstabilisierung ermöglicht wird. Der Korrekturwinkel kann dabei dem Knickwinkel entsprechen. Alternativ hierzu ist vorgesehen, dass der Korrekturwinkel einer Summe des Knickwinkels und eines Off-Set-Winkels entspricht, wobei der Off-Set-Winkel sich beispielsweise dadurch ergibt, dass Drehachsen der Bildstabilisierungseinheit(en) nicht senkrecht zu einer optischen Achse angeordnet sind oder dass baubedingt Fehler bei der Justage der Bildstabilisierungseinheiten in das jeweilige Gehäuse auftreten.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Drehwinkeldetektor eine erste Messachse und eine zweite Messachse aufweist. Die zweite Messachse ist senkrecht zur ersten Messachse ausgerichtet. Die erste Messachse und die zweite Messachse bilden ein erstes Koordinatensystem. Ferner ist es vorgesehen, dass mit dem Korrekturwinkel durch eine Transformation von mit dem Drehwinkeldetektor gemessenen Drehkoordinaten, welche auf dem ersten Koordinatensystem basie- ren, Korrekturkoordinaten bestimmt werden. Die Korrekturkoordinaten basieren auf einem zweiten Koordinatensystem, welches durch eine dritte Drehachse sowie eine vierte Drehachse der zweiten Bildstabilisierungseinheit gegeben ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Korrekturkoordinaten wie folgt bestimmt werden:
wobei
ax ein Signal des Drehwinkeldetektors hinsichtlich der ersten Messachse ist,
ay ein Signal des Drehwinkeldetektors hinsichtlich der zweiten Messachse ist,
bx ein erstes transformiertes Signal für eine Drehung hinsichtlich der dritten Drehachse ist,
by ein zweites transformiertes Signal für eine Drehung hinsichtlich der vierten Drehachse ist, und wobei
ak der Knickwinkel ist.
Im Grunde genommen handelt es sich um eine Transformation der Koordinaten der ersten Messachse sowie der zweiten Messachse in die Koordinaten der dritten Drehachse sowie der vierten Drehachse der zweiten Bildstabilisierungseinheit. Hinsichtlich der ersten Bildstabilisierungseinheit braucht eine derartige Transformation nicht zu erfolgen, wenn der Drehwinkeldetektor im ersten Gehäuse angeordnet ist, in dem auch die erste Bildstabilisierungseinheit angeordnet. In diesem Falle ist die relative Lage der beiden Messachsen des Drehwinkeldetektors und der beiden Drehachsen (eine erste Drehachse und eine zweite Drehach- se) der ersten Bildstabilisierungseinheit bekannt. Beispielsweise fallen sie aufeinander. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Bewegung des optischen Systems durch eine vorgegebene Anzahl n von Drehwinkeldetektoren bestimmt wird, wobei n eine natürliche Zahl ist. Beispielsweise ist jeder der n Drehwinkeldetektoren in dem ersten Gehäuse angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass die Bewegung des optischen Systems durch Bestimmen einer Drehung des optischen Systems zu jeweils der ersten Messachse und zu jeweils der zweiten Messachse eines jeden der n Drehwinkeldetektoren bestimmt wird. Ferner wird ein erster Mittelwert der Drehungen um die ersten Messachsen und ein zweiter Mittelwert der Drehungen um die zweiten Messachsen bestimmt.
Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass ein Messsignal (Detektorsignal) des Drehwin- keldetektors mittels eines Tiefpassfilters oder mittels eines Hochpassfilters bearbeitet wird. Bei Verwendung von n Drehwinkeldetektoren wird ein Messsignal eines jeden der n Drehwinkeldetektoren mittels eines Tiefpassfilters bearbeitet. Alternativ ist es vorgesehen, dass ein Messsignal eines jeden der n Drehwinkeldetektoren mittels eines Hochpassfilters bearbeitet wird.
Die Verwendung von n Drehwinkeldetektoren sowie die oben beschriebene Bestimmung der Mittelwerte basiert auf der folgenden Überlegung. Drehwinkeldetektoren unterliegen einer gewissen Genauigkeit. Für optische Systeme eignet sich ein Drehwinkeldetektor, der eine recht kleine Bauform aufweist und preis- günstig hergestellt werden kann. Beispielsweise wird ein Drehwinkeldetektor verwendet, der auf Basis der MEMS-Technologie arbeitet (Micro Electro Mechani- cal Systems). Dieser Drehwinkeldetektor weist jedoch einen Rauschanteil auf, der durchaus die Stabilisierungsqualität beeinflusst. Dieses ist unerwünscht. Zur Reduktion eines derartigen Rauschens ist es möglich, die Bandbreite des Mess- Signals des Drehwinkeldetektors zu verkleinern. Dies bedeutet, dass Messsignale und auch das baubedingte Rauschen außerhalb dieser Bandbreite (Frequenzbereich) unterdrückt wird. Dies erfolgt beispielsweise durch Bearbeiten des Messsignals des Drehwinkeldetektors durch einen Hochpassfilter und/oder einen Tiefpassfilter. Somit tritt ein Rauschen mit Frequenzen oberhalb und unterhalb des Frequenzbereichs nicht mehr auf. Überraschender Weise haben Überlegungen nun ergeben, dass die Verwendung der vorgenannten Rauschunterdrückung durchaus vorteilhaft ist, da Bewegungen, insbesondere Zitterbewegungen, die durch Zittern eines Benutzers entstehen, im Bild nur bis zu einer Frequenz von etwa 20 Hz sichtbar sind. Bewegungen, die eine Bewegungsfrequenz oberhalb von 20 Hz aufweisen, führen nur zu einer Unschärfe der Abbildung, da sie ober- halb einer Frequenz liegen, die das menschliche Auge als Bewegung erkennen kann. Bei Bewegungen unterhalb einer Frequenz von 0,5 Hz treten recht wenige unwillkürliche Zitterbewegungen auf, jedoch vermehrt die willkürliche Bewegung des Anwenders. Die Überlegungen haben weiterhin überraschend ergeben, dass zwar die Gesamtamplitude des Rauschens durch die vorbeschriebene Vorgehensweise reduziert werden kann, jedoch der Anteil des Rauschens im benutzten Frequenzbereich weiterhin existiert und für den Anwender sichtbar ist. Dieses Rauschen ist thermisches Rauschen und ist jeweils individuell für jeden Drehwinkeldetektor. Die Überlegungen haben nun ergeben, dass das Rauschen im genutzten Frequenzbereich dadurch reduziert werden kann, dass statt eines einzelnen Drehwinkeldetektors mehrere Drehwinkeldetektoren verwendet werden, beispielsweise 4 bis 8 Drehwinkeldetektoren. Die Anzahl der Drehwinkeldetektoren ist nicht auf die vorgenannte Anzahl eingeschränkt, vielmehr ist jede geeignete Anzahl an Dreh- Winkeldetektoren wählbar. Beispielsweise ist es vorgesehen, die mehreren Drehwinkeldetektoren in einem einzelnen Gehäuse (also dem ersten Gehäuse oder dem zweiten Gehäuse) anzuordnen. Die esssignale der mehreren Drehwinkeldetektoren werden aufsummiert und mit dem Inversen der Anzahl der Drehwinkeldetektoren multipliziert (oder anders ausgedrückt: durch die Anzahl der Drehwinkeldetektoren dividiert). Hierdurch sinkt das Signal-zu-Rausch-Verhältnis mit der Wurzel von n, wobei n die Anzahl der Drehwinkeldetektoren ist. Die Überlegungen haben dabei ebenfalls ergeben, dass die Reduktion des Rauschens bei unterschiedlichen ganzen Zahlen n sich beispielsweise wie folgt ergibt: n = 1 : Rauschen = 1
n = 2 : Rauschen = 0,7
n = 3 : Rauschen = 0,57
n = 4 : Rauschen = 0,5
n = 9 : Rauschen - 0,3
n = 16 : Rauschen : = 0,25 Bei einer Anzahl von mehr als vier Drehwinkeldetektoren wird nur noch eine relativ geringe Reduktion des Rauschens möglich. Die oben genannten Werte nach der angestellten Überlegung zeigen, dass man schon bei Verwendung von zwei Drehwinkeldetektoren das Rauschen auf 70 % reduzieren kann. Bei Verwen- dung von 3 Drehwinkeldetektoren kann man das Rauschen bereits auf fast 50 % reduzieren. Dies reicht in der Regel aus. Wenn aber eine höhere Genauigkeit erforderlich ist, kann auch eine höhere Anzahl an Drehwinkeldetektoren verwendet werden. Ein erfindungsgemäßes optisches System zur Abbildung eines Objekts, das insbesondere zur Durchführung eines Verfahren mit einem der oben genannten Merkmale oder einer Kombination von zwei der oben genannten Merkmale vorgesehen ist, ist durch den Anspruch 8 gegeben. Das optische System ist beispielsweise als ein binokulares Femglas oder ein monokulares Fernrohr ausgebildet. Wie bereits oben erwähnt, ist die Erfindung aber nicht auf derartige optische Systeme eingeschränkt.
Das erfindungsgemäße optische System weist mindestens ein erstes Gehäuse und mindestens ein zweites Gehäuse auf. Das erste Gehäuse ist mit dem zweiten Gehäuse über mindestens eine Knickbrücke verbunden. Die Knickbrücke weist ein an dem ersten Gehäuse angeordnetes erstes Scharnierteil auf. Ferner weist die Knickbrücke ein an dem zweiten Gehäuse angeordnetes zweites Scharnierteil auf. Darüber hinaus ist das erste Gehäuse mit mindestens einem ersten Objektiv versehen. Das zweite Gehäuse ist mit mindestens einem zweiten Objektiv verse- hen. In dem ersten Gehäuse ist mindestens ein erster Drehwinkeldetektor zur Messung einer Bewegung des optischen Systems angeordnet. Ferner weist das erste Gehäuse mindestens eine erste Bildstabilisierungseinheit auf. Das zweite Gehäuse ist mit mindestens einer zweiten Bildstabilisierungseinheit versehen. An der Knickbrücke ist mindestens ein Knickbrückensensor zur Messung eines Relativwinkels zwischen dem ersten Scharnierteil und dem zweiten Scharnierteil angeordnet. Der Knickbrückensensor ist beispielsweise als Magnetsensor oder als Dehnungsmessungsstreifen ausgebildet. Die Erfindung ist aber nicht auf derartige Knickbrückensensoren eingeschränkt. Vielmehr kann jede geeignete Art eines Knickbrückensensors verwendet werden. Ferner weist das optische System mindestens eine erste Steuereinheit auf, die mit der ersten Bildstabilisierungseinheit zur Steuerung einer Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit auf Basis des Relativwinkels verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass die erste Steuerungseinheit mit der zweiten Bildstabilisierungseinheit zur Steuerung einer Bewegung der zweiten Bildstabilisierungseinheit auf Basis des Relativwinkels verbunden ist. Insbesondere ist es vorgesehen, in einen Speicher der ersten Steuereinheit einen Programmcode zu laden, der bei Ausführung in einem Prozessor der ersten Steuereinheit ein Verfahren (erstes Verfahren) mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der vorgenannten Merkmale ausführt. Das erfindungsgemäße optische System beruht auf denselben Überlegungen wie das oben bereits ausgeführte erfindungsgemäße Verfahren (erstes Verfahren). Es wird daher auf weiter oben verwiesen.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das erste Gehäuse mit mindestens einem zweiten Drehwinkeldetektor zur Messung der Bewegung des optischen Systems ausgebildet ist. Darüber hinaus ist es bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Systems zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Steuereinheit zur Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit ausgebildet ist. Ferner ist an dem optischen System mindestens eine zweite Steuereinheit angeordnet, die mit der zweiten Bildstabilisierungseinheit zur Steuerung der Bewegung der zweiten Bildstabilisierungseinheit verbunden ist. Insbesondere ist es vorgesehen, in einen Speicher der zweiten Steuereinheit einen Programmcode zu laden, der bei Ausführung in einem Prozessor der zweiten Steuereinheit ein Verfahren (erstes Verfahren) mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der vorgenannten Merkmale ausführt.
Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es vorgesehen, dass das optische System mindestens eines der nachfolgenden Merkmale aufweist: mindestens einen Tiefpassfilter zur Filterung mindestens eines ersten De- tektorsignals des ersten Drehwinkeldetektors oder des zweiten Drehwinkeldetektors hinsichtlich der Bewegung des optischen Systems; oder mindestens einen Hochpassfilter zur Filterung mindestens eines zweiten Detektorsignals des ersten Drehwinkeldetektors oder des zweiten Drehwinkeldetektors hinsichtlich der Bewegung des optischen Systems. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12 (zweites Verfahren). Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12 ist ebenso wie das bereits weiter oben erläuterte Verfahren zur Einstellung einer ersten Position einer ersten Bildstabilisierungseinheit in einem ersten Gehäuse eines optischen Systems und/oder zur Einstellung einer zweiten Position einer zweiten Bildstabilisierungseinheit in einem zweiten Gehäuse des optischen Systems geeignet. Dabei ist es vorgesehen, dass die erste Bildstabilisierungseinheit zusammen mit mindestens einem ersten Drehwinkeldetektor in dem ersten Gehäuse angeordnet ist. Darüber hinaus ist die zweite Bildstabilisierungseinheit zusammen mit mindestens einem zweiten Drehwinkeldetektor in dem zweiten Gehäuse angeordnet. Ferner ist das erste Gehäuse mit dem zweiten Gehäuse über mindestens eine Knickbrücke verbunden. Die Knickbrücke weist ein an dem ersten Gehäuse angeordnetes erstes Scharnierteil und ein an dem zweiten Gehäuse angeordnetes zweites Scharnierteil auf. Das erfindungsgemäße Verfahren weist nun die nachfolgend erläuterten Schritte auf. Eine Bewegung des optischen Systems wird mittels eines ersten Drehwinkeldetektors detektiert. Ferner wird ein erstes Detektorsignal erzeugt, welches auf einem ersten Messkoordinatensystem des ersten Drehwinkeldetektors basiert. Das erste Messkoordinatensystem umfasst beispielsweise eine erste Messachse und eine zweite Messachse, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Beispielsweise sind die erste Messachse und die zweite Messachse jeweils senkrecht zur optischen Achse des optischen Systems ausgerichtet. Darüber hinaus erfolgt ein Detektieren der Bewegung des optischen Systems mittels des zweiten Drehwinkeldetektors. Es wird ein zweites Detektorsignal erzeugt, welches auf einem zweiten Messkoordinatensystem des zweiten Drehwinkeldetektors basiert. Das zweite Messkoordinatensystem wird beispielsweise durch eine dritte Messachse und eine vierte Messachse des zweiten Drehwinkeldetektors gegeben. Diese beiden Messachsen sind senkrecht zueinander angeordnet. Beispielsweise sind die dritte Messachse und die vierte Messachse ebenfalls senkrecht zur optischen Achse des optischen Systems ausgerichtet. Das erfindungsgemäße Verfahren weist ferner die folgenden Schritte auf: Transformieren des ersten Detektorsignals in ein drittes Detektorsignal, das auf dem zweiten Messkoordinatensystem des zweiten Drehwinkeldetektors basiert;
Transformieren des zweiten Detektorsignals in ein viertes Detektorsignal, das auf dem ersten Messkoordinatensystem des ersten Drehwinkeldetektors basiert;
Berechnen eines ersten Mittelwerts aus dem dritten Detektorsignal und dem zweiten Detektorsignal;
Berechnen eines zweiten Mittelwerts aus dem vierten Detektorsignal und dem ersten Detektorsignal;
Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit basierend auf dem zweiten Mittelwert, sowie
Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit basierend auf dem ersten Mittelwert.
Das vorgenannte erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Anspruch 12 basiert auf den nachstehenden Überlegungen. Es ist vorgesehen, dass sowohl in dem ersten Gehäuse als auch in dem zweiten Gehäuse jeweils mindestens ein Dreh- winkeldetektor angeordnet ist. Jeder der beiden Drehwinkeldetektoren weist ein eigenes Koordinatensystem auf, welches in einer festen Relation zu dem Drehkoordinatensystem der ersten Bildstabilisierungseinheit bzw. der zweiten Bildstabilisierungseinheit steht, welche in dem jeweiligen Gehäuse angeordnet ist. Somit können die durch einen in einem der Gehäuse angeordneten Drehwinkeldetektor ermittelten Bewegungsdaten für diejenige Bildstabilisierungseinheit verwendet werden, die im identischen Gehäuse angeordnet ist. Der Relativwinkel zwischen den beiden Gehäusen braucht nicht unbedingt gemessen zu werden. Wie oben jedoch erläutert wurde, weist jeder Drehwinkeldetektor ein thermisches Rauschen auf. Der Rauschanteil jedes der beiden Drehwinkeldetektoren ist unterschiedlich. Das Rauschen führt allerdings nicht dazu, dass das gesamte Bild entsprechend dem Rauschanteil bewegt wird, sondern diese Bewegung ist nun für das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse unterschiedlich, sodass sich die Bilder für beide Augen eines Benutzers gegeneinander bewegen. Dies ist für den Benutzer unangenehm. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht nun auf der überraschenden Erkenntnis der Überlegungen, dass die Detektorsignale der beiden Drehwinkeldetektoren derart kombiniert werden können, dass ein gemeinsames Signal sowohl für das Teilsystem des ersten Gehäuses als auch das Teilsystem des zweiten Gehäuses erzeugt wird, wobei aber die unterschiedlichen Koordinatensysteme der in den beiden Gehäusen angeordneten Bildstabilisierungseinheiten berücksichtigt werden. Hierbei wird beachtet, dass die beiden Drehwinkeldetektoren im Grunde genommen Detektorsignale erstellen, die auf ein und derselben Bewegung des optischen Systems beruhen. Die überraschende Erkenntnis umfasst auch, das erste Detektorsignal des ersten Drehwinkeldetektors, welcher in dem ersten Gehäuse angeordnet ist, in das zweite Koordinatensystem des zweiten Drehwinkeldetektors, welcher in dem zweiten Gehäuse angeordnet ist, zu transformieren. Umgekehrt wird das zweite Detektorsignal des zweiten Drehwinkeldetektors, welcher im zweiten Gehäuse angeordnet ist, in das erste Koordinatensystem des ersten Drehwinkeldetektors transformiert, welcher im ersten Gehäuse angeordnet ist. Anschließend kann nun der Mittelwert aus dem transformierten Detektorsignal des ersten Drehwinkeldetektors, welcher im ersten Gehäuse angeordnet ist, und dem zweiten Detektorsignal des zweiten Drehwinkeldetektors, welcher im zweiten Gehäuse angeordnet ist, gebildet werden. Dieser Mittelwert wird für die zweite Bildstabilisierungseinheit, welche im zweiten Gehäuse angeordnet ist, verwendet. Darüber hinaus wird der Mittelwert aus dem transformierten zweiten Detektorsignal des zweiten Drehwinkeldetektors, welcher im zweiten Gehäuse angeordnet ist, und dem ersten Detektorsignal des ersten Drehwinkeldetektors, welcher im ersten Gehäuse angeordnet ist, gebildet. Dieser wird für die erste Bildstabilisierungsein- heit, welche im ersten Gehäuse angeordnet ist, verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass auch das Rauschen der einzelnen Drehwinkeldetektoren reduziert wird und somit das verbleibende Zittern eines Bildes verringert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein unterschiedliches Rauschen für Einheiten des ersten Gehäuses und für Einheiten des zweiten Gehäuses symmetrisch auf das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse verteilt wird. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Verwendung von zwei Drehwinkeldetektoren eingeschränkt ist. Vielmehr kann das erfindungsgemäße Verfahren auch mehr als zwei Drehwinkeldetektoren verwenden. Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden erläuterten Schritte aufweist. Zum einen kann das Transformieren des ersten Detektorsignals in das dritte Detektorsignal wie folgt erfolgen:
wobei ax ein erstes Teilsignal der Bewegung des optischen Systems relativ zu einer ersten Messachse des ersten Messkoordinatensystems ist;
ay ein zweites Teilsignal der Bewegung des optischen Systems relativ zu einer zweiten Messachse des ersten Messkoordinatensystems ist;
bx ein erstes transformiertes Teilsignal des ersten Teilsignals ist;
by ein zweites transformiertes Teilsignal des zweiten Teilsignals ist;
ein erster vorgebbarer Transformationsfaktor ist;
y2 ein zweiter vorgebbarer Transformationsfaktor ist;
γ3 ein dritter vorgebbarer Transformationsfaktor ist; und
γ4 ein vierter vorgebbarer Transformationsfaktor ist.
Das Transformieren des zweiten Detektorsignals in das vierte Detektorsignal erfolgt durch
wobei b'x ein drittes Teilsignal der Bewegung des optischen Systems relativ zu einer dritten Messachse des zweiten Messkoordinatensystems ist;
b'y ein viertes Teilsignal der Bewegung des optischen Systems relativ zu einer vierten Messachse des zweiten Messkoordinatensystems ist; a'x ein drittes transformiertes Teilsignal des dritten Teilsignals ist;
a'y ein viertes transformiertes Teilsignal des vierten Teilsignals ist; γΊ ein erster vorgebbarer Rücktransformationsfaktor ist;
γ'2 ein zweiter vorgebbarer Rücktransformationsfaktor ist;
γ'3 ein dritter vorgebbarer Rücktransformationsfaktor ist; und
γ'4 ein vierter vorgebbarer Rücktransformationsfaktor ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, mindestens einen der folgenden Schritte vorzusehen. So erfolgt die Berechnung des ersten Mittelwerts durch
wobei x2 eine erste Drehkoordinate um die dritte Achse des zweiten Messkoordi- natensystems ist und wobei y2 eine zweite Drehkoordinate um die vierte Achse des zweiten Messkoordinatensystems ist. Die Berechnung des zweiten Mittelwerts erfolgt durch
wobei Xi eine erste Drehkoordinate um die erste Achse des ersten Messkoordina- tensystems ist, und wobei y-\ eine zweite Drehkoordinate um die zweite Achse des ersten Messkoordinatensystems ist.
Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, die vorgebbaren Transformationsfaktoren bzw. vorgebbaren Rücktransformationsfaktoren auf eine bestimmte Art zu ermitteln. Beispielsweise erfolgt dies wie nachfolgend dargestellt:
Ermitteln des ersten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
Ermitteln des zweiten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
Ermitteln des dritten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
Ermitteln des vierten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
Ermitteln des ersten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
Ermitteln des zweiten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch Ermitteln des dritten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
Ermitteln des vierten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Transformationsfaktoren und Rücktransformationsfaktoren bestimmten Relationen genügen. Bei diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gilt mindestens eine der folgenden Gleichungen:
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte aufweist:
- Bearbeiten des ersten Detektorsignals mittels eines ersten Tiefpassfilters und Erzeugen eines ersten gefilterten Detektorsignals;
- Bearbeiten des ersten Detektorsignals mittels eines ersten Tiefpassfilters, der eine Grenzfrequenz von 1 Hz aufweist, und Erzeugen eines ersten ge- filterten Detektorsignals;
- Bearbeiten des zweiten Detektorsignals mittels eines zweiten Tiefpassfilters und Erzeugen eines zweiten gefilterten Detektorsignals; oder
- Bearbeiten des zweiten Detektorsignals mittels eines zweiten Tiefpassfilters, der eine Grenzfrequenz von 1 Hz aufweist, und Erzeugen eines zwei- ten gefilterten Detektorsignals.
Überlegungen haben ergeben, dass das Erzeugen der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren mittels der Detektorsignale des ersten Drehwinkeldetektors und des zweiten Drehwinkeldetektors auch zu einem Rau- sehen der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren führen kann. Dies kann eine relative Bewegung der Bilder in dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse zur Folge haben. Um dieses zu vermeiden, sollte das Rauschen der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren möglichst gut unterdrückt werden. Hierzu sieht die Erfindung beispielsweise vor, dass die Transformationsfaktoren, die Rücktransformationsfaktoren und/oder die Detektorsignale der einzelnen Drehwinkeldetektoren mit einem Tiefpassfilter gefiltert werden. Der Frequenzbereich, der herausgefiltert wird, sollte dabei deutlich unterhalb der unteren Grenze der Stabilisierungsfrequenzen, aber oberhalb der Häufigkeit einer Veränderung des Augenabstandes sein. Es bietet sich eine untere Grenze von 0,2 Hz und 1 Hz an.
Alternativ oder zusätzlich zur Tiefpassfilterung bietet sich zur Eliminierung des Rauschens auch eine Berechung der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren mittels einer Durchschnittsberechnung an. Hierzu werden die Transformationsfaktoren und/oder die Rücktransformationsfaktoren durch mindestens einen der folgenden Schritte ermittelt: Ermitteln des ersten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
Ermitteln des zweiten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
Ermitteln des dritten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
Ermitteln des vierten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
Ermitteln des ersten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
Ermitteln des zweiten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
Ermitteln des dritten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch Ermitteln des vierten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors γ'4 durch
wobei
<ax> ein erstes gefiltertes Teilsignal der Bewegung des optischen Systems relativ zu einer ersten Messachse des ersten Messkoordinatensystems ist;
<ay> ein zweites gefiltertes Teilsignal der Bewegung des optischen Systems relativ zu einer zweiten Messachse des ersten
Messkoordinatensystems ist;
<bx> ein erstes gefiltertes transformiertes Teilsignal des ersten Teilsignals ist;
<by> ein zweites gefiltertes transformiertes Teilsignal des zweiten Teilsignals ist;
<b'x> ein drittes gefiltertes Teilsignal der Bewegung des optischen Systems relativ zu einer dritten Messachse des zweiten Messkoordinatensystems ist;
<b'y> ein viertes gefiltertes Teilsignal der Bewegung des optischen Systems relativ zu einer vierten Messachse des zweiten
Messkoordinatensystems ist;
<a'x> ein drittes gefiltertes transformiertes Teilsignal des dritten
Teilsignals ist; und wobei
<a'y> ein viertes gefiltertes transformiertes Teilsignal des vierten Teilsignals ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es alternativ vorgesehen, nicht die gefilterten Teilsignale zu verwenden, sondern von den jeweiligen Teilsignalen einen Mittelwert über einen vorgebbaren Zeitraum zu bestimmen und diesen zur Berechung der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfakto- ren zu verwenden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist <ax> dann ein erster Mittelwert der ersten Teilsignale der Bewegung des optischen Systems relativ zu der ersten Messachse des ersten Messkoordinatensystems über den vorgebbaren Zeitraum. Entsprechendes gilt dann für die weiteren Variablen.
Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verfahren zusätzlich oder alternativ mindestens einen der folgenden Schritte auf: - Bearbeiten von mindestens einem der vorgebbaren Transformationsfaktoren oder vorgebbaren Rücktransformationsfaktoren mittels eines Hochpassfilters und Erzeugen eines Hochpassfiltersignals; oder Bearbeiten von mindestens einem der vorgebbaren Transformationsfaktoren oder vorgebbaren Rücktransformationsfaktoren mittels ei- nes Hochpassfilters, der eine Grenzfrequenz von 0,2 Hz aufweist und Erzeugen eines Hochpassfiltersignals.
Dieses Ausführungsbeispiel beruht auf der folgenden Überlegung. Solange der Augenabstand von einem Benutzer nicht verändert wird, bleibt der Relativwinkel zwischen dem ersten Scharnierteil und dem zweiten Scharnierteil konstant. In diesem Falle werden sich die Transformationsfaktoren oder die Rücktransformationsfaktoren (insbesondere die nach den oben genannten Gleichungen berechneten Durchschnittswerte der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren) nicht ändern. Wird die Knickbrücke allerdings neu eingestellt, so verändern sich auch die Transformationsfaktoren und/oder die Rücktransformationsfaktoren. Um zu erkennen, ob die Knickbrücke tatsächlich verstellt wird, ist es daher vorgesehen, die Transformationsfaktoren und/oder die Rücktransformationsfaktoren zu beobachten. Sollte eine Veränderung der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren festgestellt werden, kann von einer Veränderung bei der Einstellung der Knickbrücke ausgegangen werden. Ob eine Veränderung der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren erfolgt, kann beispielsweise durch eine Hochpassfilterung eines oder mehrerer der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren erfolgen. Überschreitet der bzw. überschreiten die gefilterte(n) Transformationsfaktor(en) und/oder Rücktransformationsfaktor(en) einen vorgebbaren Wert, so wird eine Veränderung der Knickbrücke erkannt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Bearbeiten von mindestens einem der vorgebbaren Transformationsfaktoren und vorgebbaren Rücktransfor- mationsfaktoren durch Hochpassfilterung ein Bearbeiten einer Summe von mindestens zwei der vorgebbaren Transformationsfaktoren oder von mindestens zwei der vorgebbaren Rücktransformationsfaktoren umfasst. Wenn eine Veränderung der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren festgestellt wird, dann werden die Transformationsfaktoren und/oder die Rücktransformationsfaktoren neu bestimmt, beispielsweise wie bereits weiter oben beschrieben wurde.
Die Erfindung betrifft nach Anspruch 21 auch ein optisches System zur Abbildung eines Objekts, insbesondere zur Durchführung des vorbeschriebenen zweiten Verfahrens. Das erfindungsgemäße optische System weist mindestens ein erstes Gehäuse und mindestens ein zweites Gehäuse auf, wobei das erste Gehäuse mit dem zweiten Gehäuse über mindestens eine Knickbrücke verbunden ist. Die Knickbrücke weist ein an dem ersten Gehäuse angeordnetes erstes Scharnierteil auf. Ferner weist die Knickbrücke ein an dem zweiten Gehäuse angeordnetes zweites Scharnierteil auf. Das erste Gehäuse weist mindestens ein erstes Objektiv auf. Ferner ist das zweite Gehäuse mit mindestens einem zweiten Objektiv versehen. Das erste Gehäuse weist mindestens einen ersten Drehwinkeldetektor zur Messung einer Bewegung des optischen Systems auf. Ferner ist das erste Gehäuse mit mindestens einer ersten Bildstabilisierungseinheit versehen. Das zweite Gehäuse ist mit mindestens einer zweiten Bildstabilisierungseinheit versehen. Das zweite Gehäuse weist mindestens einen zweiten Drehwinkeldetek- tor zur Messung einer Bewegung des optischen Systems auf. An dem optischen System ist mindestens eine Steuereinheit angeordnet, die mit der ersten Bildstabilisierungseinheit zur Steuerung einer Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit und/oder die mit der zweiten Bildstabilisierungseinheit zur Steuerung einer Bewegung der zweiten Bildstabilisierungseinheit verbunden ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System mindestens einen Tiefpassfilter und/oder mindestens einen Hochpassfilter aufweist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die Steuerungseinheit eine Speichereinheit aufweist, in der ein Programmcode ladbar ist, der bei Ausführung in einem Prozessor der Steuereinheit das oben beschriebene zweite Verfahren mit mindes- tens einem der vorgenannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der vorgenannten Merkmale ausführt. Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mittels Figuren näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1A eine erste schematische Darstellung eines optisches Systems in Form eines Fernglases mit einer Knickbrücke; Fig. 1B eine zweite schematische Darstellung des Fernglases nach
Figur 1A; Fig. 2A eine schematische Darstellung eines ersten optischen
Teilsystems; Fig. 2B eine dritte schematische Darstellung des Fernglases nach
Figur 1 A; Fig. 2C eine erste Schnittdarstellung des Fernglases entlang der Linie
A-A gemäß Figur 2B; Fig. 2D eine zweite Schnittdarstellung des Fernglases entlang der
Linie A-A gemäß Figur 2B; Fig. 2E eine vergrößerte Schnittdarstellung auf eine Bildstabilisierungseinheit des Fernglases gemäß den Figuren 2C und 2D; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines ersten Blockschaltbilds von Einheiten des Fernglases; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Blockschaltbilds von Einheiten des Fernglases ;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines dritten Blockschaltbilds von Einheiten des Fernglases; Fig. 6 eine schematische Darstellung eines vierten Blockschaltbilds von Einheiten des Fernglases; und Fig. 7 eine schematische Darstellung eines fünften Blockschaltbilds von Einheiten des Fernglases.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines optischen Systems in Form eines binokularen Fernglases 1 besprochen (nachfolgend nur Fernglas genannt). Es wird aber explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf ein binokulares Fernglas eingeschränkt ist. Vielmehr ist die Erfindung für jedes optische System geeignet, beispielsweise auch bei einem Fernrohr.
Figur 1A zeigt eine erste schematische Darstellung des Fernglases 1 , welches ein tubusförmiges erstes Gehäuseteil 2 und ein tubusförmiges zweites Gehäuseteil 3 aufweist. Durch das erste Gehäuseteil 2 verläuft eine erste optische Achse 10. Hingegen verläuft durch das zweite Gehäuseteil 3 eine zweite optische Achse 1 1. Das erste Gehäuseteil 2 ist mit dem zweiten Gehäuseteil 3 über eine Knickbrücke 4 verbunden. Die Knickbrücke 4 weist ein erstes Scharnierteil 5 auf, welches an dem ersten Gehäuseteil 2 angeformt ist. Ferner weist die Knickbrücke 4 ein zweites Scharnierteil 6 auf, welches an dem zweiten Gehäuseteil 3 angeordnet ist. Das erste Scharnierteil 5 weist ein erstes Aufnahmeteil 7 und ein zweites Aufnahmeteil 8 auf, zwischen denen ein drittes Aufnahmeteil 9 des zweiten Scharnierteils 6 angeordnet ist. Durch das erste Aufnahmeteil 7, das zweite Aufnahmeteil 8 sowie das dritte Aufnahmeteil 9 verläuft ein Achsbolzen (nicht dargestellt), sodass die relative Position des ersten Gehäuseteils 2 und des zweiten Gehäuseteils 3 um eine Gelenkachse 74 zueinander eingestellt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, das erste Gehäuseteil 2 und das zweite Gehäuseteil 3 auf die Pupillendistanz eines Benutzers einzustellen, sodass zum einen das erste Gehäuseteil 2 an dem einen der beiden Augen des Benutzers angeordnet ist und so dass zum anderen das zweite Gehäuseteil 3 an dem anderen der beiden Augen des Benut- zers angeordnet ist.
Figur 1 B zeigt eine weitere Darstellung des Fernglases 1 . Das erste Gehäuseteil 2 weist ein erstes optisches Teilsystem 12 auf. Das erste optische Teilsystem 12 ist mit einem ersten Objektiv 14A, mit einer als erstes Prismensystem ausgebilde- ten ersten Bildstabilisierungseinheit 16A und einem ersten Okular 17A versehen. An dem ersten Okular 17A kann ein erstes Auge 15A eines Benutzers zur Beo- bachtung eines Objekts O angeordnet werden. Die erste optische Achse 10 des ersten optischen Teilsystems 12 wird aufgrund des ersten Prismensystems 16A (erste Bildstabilisierungseinheit 16A) lateral etwas versetzt, so dass es zu einer stufigen Ausbildung der ersten optischen Achse 10 kommt.
Das erste Objektiv 14A besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einer ersten Fronteinheit 51 A und einer ersten Fokussiereinheit 52A. Weitere Ausführungsformen des ersten Objektivs 14A sehen eine unterschiedliche Anzahl an einzelnen Linsen oder aus Linsen bestehenden Kittgliedern vor. Zum Zwecke einer Fokus- sierung des durch Fernglas 1 betrachteten Objekts O kann entweder das erste Okular 17A oder die erste Fokussiereinheit 52A axial entlang der ersten optischen Achse 10 verschoben werden. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die erste Fronteinheit 51 A oder sogar das vollständige erste Objektiv 14A entlang der ersten optischen Achse 10 verschoben. Bei einer weiteren Ausführungsform werden die erste Fronteinheit 51A und die erste Fokussiereinheit 52A relativ zueinander verschoben.
Das zweite Gehäuseteil 3 weist ein zweites optisches Teilsystem 13 auf. Das zweite optische Teilsystem 13 ist mit einem zweiten Objektiv 14B, mit einer als Prismensystem ausgebildeten zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B und mit einem zweiten Okular 17B versehen. An dem zweiten Okular 17B kann ein zweites Auge 15B des Benutzers zur Beobachtung des Objekts O angeordnet werden. Die zweite optische Achse 1 1 des zweiten optischen Teilsystems 13 wird aufgrund der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B (Prismensystem) lateral etwas versetzt, so dass es zu einer stufigen Ausbildung der zweiten optischen Achse 1 1 kommt.
Das zweite Objektiv 14B besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einer zweiten Fronteinheit 51 B und einer zweiten Fokussiereinheit 52B. Weitere Ausführungsformen des zweiten Objektivs 14B sehen eine unterschiedliche Anzahl an einzelnen Linsen oder aus Linsen bestehenden Kittgliedern vor. Zum Zwecke einer Fokussierung des durch Fernglas 1 betrachteten Objekts O kann entweder das zweite Okular 17B oder die zweite Fokussiereinheit 52B axial entlang der zweiten optischen Achse 1 1 verschoben werden. Bei einer weiteren Ausführungsform wird die zweite Fronteinheit 51 B oder sogar das vollständige zweite Objektiv 14B entlang der zweiten optischen Achse 1 1 verschoben. Bei einer weiteren Ausführungsform werden die zweite Fronteinheit 51 B und die zweite Fokussiereinheit 52B relativ zueinander verschoben.
Bei beiden oben dargestellten optischen Teilsystemen 12, 13 ist die Strahlrichtung des in die optischen Teilsysteme 12, 13 einfallende Lichtstrahlen wie folgt: Objekt O - Objektiv 14A, 14B- Bildstabilisierungseinheit (Prismensystem) 16A, 16B - Okular 17A, 17B - Auge 15A, 15B.
Zum Fokussieren ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel an der Knickbrücke 4 ein Drehknopf 53 angeordnet, mit dem die erste Fokussiereinheit 52A und die zweite Fokussiereinheit 52B gemeinsam entlang der beiden optischen Achsen 10 und 1 1 verschoben werden können. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, das erste Objektiv 14A und das zweite Objektiv 14B (oder zumindest Einheiten des ersten Objektivs 14A und des zweiten Objektivs 14B) relativ zueinander zu verstellen.
Sowohl das erste Objektiv 14A als auch das zweite Objektiv 14B erzeugen bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein reales, relativ zum betrachteten Objekt O auf dem Kopf stehendes Bild in einer dem jeweiligen Objektiv 14A, 14B zugeordneten Bildebene. Das dem ersten Objektiv 14A zugeordnete erste Prismensystem 16A (erste Bildstabilisierungseinheit) sowie das dem zweiten Objektiv 14B zugeordnete zweite Prismensystem 16B (zweite Bildstabilisierungseinheit) werden zur Bildaufrichtung verwendet. Somit wird das auf dem Kopf stehende Bild wieder aufgerichtet und in einer neuen Bildebene, der linken Zwischenbildebene 23A oder der rechten Zwischenbildebene 23B, abgebildet. Das erste Prismensystem 16A (erste Bildstabilisierungseinheit) und das zweite Prismensystem 16B (zweite Bildstabilisierungseinheit) können als Abbe-König-Prismensystem, Schmidt-Pechan-Prismensystem, Uppendahl-Prismensystem, Porro-
Prismensystem oder einer anderen Prismensystem-Variante aufgebaut sein.
In der linken Zwischenbildebene 23A ist beispielsweise eine das Sehfeld scharf begrenzende erste Feldblende angeordnet. Ferner kann beispielsweise in der rechten Zwischenbildebene 23B eine das Sehfeld scharf begrenzende zweite Feldblende angeordnet sein. Das erste Okular 17A wird verwendet, um das Bild der linken Zwischenbildebene 23A in eine beliebige Entfernung, z.B. ins Unendliche oder in eine andere Entfernung, abzubilden. Ferner wird das zweite Okular 17B dazu verwendet, um das Bild der rechten Zwischenbildebene 23B in eine beliebige Entfernung, z.B. ins Unendliche oder in eine andere Entfernung, abzubilden.
Die erste Aperturblende 54A des ersten optischen Teilsystems 12 und die zweite Aperturblende 54B des zweiten optischen Teilsystems 13 können entweder durch eine Fassung eines optischen Elements des entsprechenden optischen Teilsys- tems 12, 13, in der Regel durch die Fassung der Linsen der ersten Fronteinheit 51 A oder der zweiten Fronteinheit 51 B, oder durch eine separate Blende gebildet sein. Sie kann in Strahlrichtung durch das entsprechende optische Teilsystem 12 oder 13 in eine Ebene abgebildet werden, die in Strahlrichtung hinter dem entsprechenden Okular 17A oder 17B liegt und typischerweise 5 bis 25 mm Abstand zu diesem hat. Diese Ebene wird Ebene der Austrittspupille genannt.
Zum Schutz des Benutzers vor seitlich einfallendem Licht können an dem ersten Okular 17A eine ausziehbare, ausdrehbare oder umklappbare erste Augenmuschel 55A und an dem zweiten Okular 17B eine ausziehbare, ausdrehbare oder umklappbare zweite Augenmuschel 55B vorgesehen sein.
Figur 2A zeigt eine schematische Darstellung des ersten optischen Teilsystems 12, das in dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet ist. Das in dem zweiten Gehäuseteil 3 angeordnete zweite optische Teilsystem 13 weist einen identischen Aufbau wie das erste optische Teilsystem 12 auf. Somit gelten die nachfolgenden Ausführungen hinsichtlich des ersten optischen Teilsystems 12 auch für das zweite optische Teilsystem 13.
Wie aus Figur 2A ersichtlich, sind entlang der ersten optischen Achse 10 von dem Objekt O in Richtung des ersten Auges 15A des Benutzers das erstes Objektiv 14Ä, die erste Bildstabilisierungseinheit 16A sowie das erste Okular 17A angeordnet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Bildstabilisierungseinheit 16A als Prismenumkehrsystem ausgebildet. Alternativ hierzu ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die erste Bildstabilisie- rungseinheit 16A als Linsenumkehrsystem ausgebildet ist. Wie oben genannt, weist das zweite optische Teilsystem 13 einen identischen Aufbau wie das erste optische Teilsystem 12 auf. So ist hier das zweite Prismensystem als zweite Bildstabilisierungseinheit 16B ausgebildet.
Figur 2B zeigt eine weitere schematische Darstellung des Fernglases 1. Figur 2B beruht auf der Figur 1 B. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 2B zeigt nun auch die Bewegungsvorrichtungen für die erste Bildstabilisierungseinheit 16A und die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B. Die erste Bildstabilisierungseinheit 16A ist in einer ersten Kardanik 60A angeordnet. Die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B ist in einer zweiten Kardanik 60B angeordnet.
Die Anordnung der beiden Bildstabilisierungseinheiten 16A und 16B ist in der Figur 2C detaillierter dargestellt. Die erste Kardanik 60A weist eine erste äußere Aufhängung 61 A auf, die über eine erste Achse 18A an dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet ist. Die erste äußere Aufhängung 61 A ist drehbar um die erste Achse 18A angeordnet. Ferner weist die erste Kardanik 60A eine erste innere Aufhängung 62A auf, die über eine zweite Achse 19A an der ersten äußeren Aufhängung 61A drehbar angeordnet ist. Über eine erste Antriebseinheit 24A wird die erste innere Aufhängung 62A um die zweite Achse 19A gedreht. Ferner ist eine zweite Antriebseinheit 24B vorgesehen, mittels welcher die erste äußere Aufhängung 61 A um die erste Achse 18A gedreht wird. Figur 2E zeigt das Vorgenannte in einer vergrößerten Darstellung. Die erste Bildstabilisierungseinheit 16A wird mittels Klemmhalter 71 an der ersten inneren Aufhängung 62A gehalten. Die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B ist an der zweiten Kardanik 60B angeordnet. Die zweite Kardanik 60B weist eine zweite äußere Aufhängung 61 B auf, die über eine dritte Achse 18B an dem zweiten Gehäuseteil 3 angeordnet ist. Die zweite äußere Aufhängung 61 B ist drehbar um die dritte Achse 18B angeordnet. Ferner weist die zweite Kardanik 60B eine zweite innere Aufhängung 62B auf, die über eine vierte Achse 19B an der zweiten äußeren Aufhängung 61 B drehbar angeordnet ist. Über eine dritte Antriebseinheit 24C wird die zweite innere Aufhängung 62B um die dritte Achse 19B gedreht. Ferner ist eine vierte Antriebseinheit 24D vorgesehen, mittels welcher die zweite äußere Aufhängung 61 B um die dritte Achse 18B gedreht wird. Wie oben erwähnt, zeigt Figur 2A das erste optische Teilsystem 12. Die erste Bildstabilisierungseinheit 16A ist mittels der ersten Kardanik 60A derart angeordnet, dass sie um zwei zueinander rechtwinklig angeordnete Achsen drehbar gelagert ist, nämlich um die erste Achse 18A und um die zweite Achse 19A, welche in die Blattebene hineinragt. Die erste Achse 18A und die zweite Achse 19A schneiden sich in einem ersten Schnittpunkt 20A. Der erste Schnittpunkt 20A ist unterschiedlich zu einem ersten optisch neutralen Punkt auf der ersten optischen Achse 10 angeordnet. Hierzu wird auf die bereits weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen.
Die erste Bildstabilisierungseinheit 16A weist eine erste Eintrittsfläche 21 und eine erste Austrittsfläche 22 auf. Die erste Austrittsfläche 22 ist in einem Bereich von 1 mm bis 20 mm beabstandet zur linken Zwischenbildebene 23A angeordnet. Beispielsweise ist die erste Austrittsfläche 22 in einem Bereich von 2 mm bis 15 mm beabstandet zur linken Zwischenbildebene 23A angeordnet. Alternativ hierzu ist vorgesehen, dass die erste Austrittsfläche 22 in einem Bereich von 3 mm bis 12 mm beabstandet zur linken Zwischenbildebene 23A angeordnet ist.
Wie oben bereits erwähnt, gelten die vorstehend und nachstehend aufgeführten Anmerkungen hinsichtlich des ersten optischen Teilsystems 12 für das zweite optische Teilsystem 13 entsprechend.
Mit der vorgenannten Anordnung der ersten Austrittsfläche 22 der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A zur linken Zwischenbildebene 23A wird zum einen erzielt, dass die Qualität des Bildes, welches durch das erste optische Teilsystem 12 erzeugt wird, verbessert wird, da Fertigungstoleranzen, die bei der Herstellung der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A in Kauf genommen werden müssen, sich im erzeugten Bild nicht mehr stark auswirken. Zum anderen wird erzielt, dass aufgrund des Strahlenverlaufs die Ausdehnung und das Volumen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A im Vergleich zum Stand der Technik kleiner ausfallen können. Dies bedeutet, dass die Masse der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A geringer als bei dem Stand der Technik sein kann. Auf diese Weise wird das Trägheitsmoment der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A derart verringert, dass man mit einer relativ geringen Kraft die Verstellung der ersten Bildstabilisierungs- einheit 16A bewirken kann. Das geringere Volumen, die geringere Ausdehnung sowie die Möglichkeit, Antriebseinheiten zu verwenden, die eine geringe Kraft zur Verstellung der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A zur Verfügung stellen, ermöglichen, dass das erste Gehäuseteil 2 kleiner als die im Stand der Technik verwendeten Gehäuseteile ausgebildet werden kann. Somit wird ein formschönes, den Benutzer an ein normales Fernglas erinnerndes Gehäuse bereitgestellt, das einen ästhetisch schöneren Eindruck als der bekannte Stand der Technik erweckt. Es wird auch die Ausbildung des Fernglases 1 in zwei Tuben (nämlich einem dem ersten Gehäuseteil 2 entsprechenden ersten Tubus und einem dem zweiten Gehäuseteil 3 entsprechenden zweiten Tubus) ermöglicht, was der für einen Nutzer gewohnten Aufteilung eines Fernglases entspricht und was die Einstellung der Pupillendistanz wesentlich vereinfacht. Ferner ermöglicht die Verwendung von zwei Bildstabilisierungseinheiten (nämlich die erste Bildstabilisierungseinheit 16A im ersten Gehäuseteil 2 und die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B im zweiten Gehäuseteil 3) eine im Vergleich zum Stand der Technik deutliche Reduktion des Trägheitsmoments der beiden Bildstabilisierungseinheiten, so dass Piezo-Aktoren zum Einsatz kommen können.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbildes von Einheiten für eine Bildstabilisierung im optischen System in Form des Fernglases 1. Die erste Kardanik 60A der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A, die erste Antriebs- einheit 24A und die zweite Antriebseinheit 24B, welche im ersten Gehäuseteil 2 angeordnet sind, zum einen sowie die zweite Kardanik 60B der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B, die dritte Antriebseinheit 24C und die vierte Antriebseinheit 24D, die im zweiten Gehäuseteil 3 angeordnet sind, zum anderen sind mit einer Steuer- und Kontrolleinheit 37 verbunden (beispielsweise ein Mikrocontroller). Die Steuer- und Kontrolleinheit 37 ist wiederum mit einem ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38 und mit einem zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39 verbunden. Der erste Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38 dient der Detektion von Bewegungen des Fernglases 1 und ist im ersten Gehäuseteil 2 angeordnet. Auch der zweite Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39 dient der Detektion von Bewegun- gen des Fernglases 1 und ist im ersten Gehäuseteil 2 angeordnet. Bei den vorgenannten Bewegungen handelt es sich beispielsweise um rotatorische und/oder translatorische Zitterbewegungen. Mittels der Winkelgeschwindigkeitsdetektoren wird der Drehwinkel berechnet, welcher durch eine Winkelgeschwindigkeit und einen vorgebbaren Zeitraum bestimmbar ist. Die Erfindung ist aber nicht auf derartige Detektoren eingeschränkt. Vielmehr ist jeder geeignete Detektor zur Bestimmung des Drehwinkels (Drehwinkeldetektor) verwendbar. Darüber hinaus ist die Steuer- und Kontrolleinheit 37 mit einem Knickbrückensensor 40 verbunden. Die Verwendung des Knickbrückensensors 40 hat folgenden Hintergrund. Die relative Lage der Drehachsen (nämlich zum einen die erste Achse 18A sowie die zweite Achse 19A der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A und zum anderen die dritte Achse 18B sowie die vierte Achse 19B der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B) ändert sich bei Einstellung der Pupillendistanz über die Knickbrücke 4. Um eine genaue Einstellung der Drehbewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A relativ zu der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B zur Bildstabilisierung durch Positionieren der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A und der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B erzielen zu können, ist es wünschenswert, die genaue relative Lage der jeweiligen Drehachsen zu kennen. Der Knickbrückensensor 40 ermittelt nun einen Relativwinkel α zwischen einer ersten Scharnierteilachse 72 des ersten Scharnierteils 5 und einer zweiten Scharnierteilachse 73 des zweiten Scharnierteils 6, wobei die erste Scharnierteilachse 72 und die zweite Scharnierteilachse 73 einen gemeinsamen Schnittpunkt mit der Gelenkachse 74 aufweisen (vgl. Figuren 2C und 2D).
Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, mittels des Knickbrückensensors 40 den tatsächlichen Knickwinkel ak zu bestimmen, was nachfolgend erläutert wird. Beispielsweise kann der Relativwinkel α in der Figur 2C, in welcher die erste Achse 18A und die dritte Achse 18B parallel zueinander angeordnet sind, bereits 175° betragen. In der Figur 2D ist nun eine Ausrichtung der ersten Scharnierteilachse 72 und der zweiten Scharnierteilachse 73 dargestellt, in welcher der Relativwinkel α beispielsweise 145° beträgt. Dann ist der tatsächliche Knickwinkel ak hinsichtlich der ersten Achse 18A und der dritten Achse 18B die Differenz der beiden gemessenen Relativwinkel, also 30°. Der auf diese oder ähnliche Weise ermittelte Knickwinkel ermöglicht nun eine Transformation von Koordinaten eines ersten Koordinatensystems von Baueinheiten des ersten Gehäuseteils 2 in Koordinaten eines zweiten Koordinatensystems von Baueinheiten des zweiten Gehäuseteils 3.
Die Einstellung der Position (Drehposition) der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A und der Position (Drehposition) der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B erfolgt beispielsweise wie nachfolgend geschildert. Mittels des ersten Winkelge- schwindigkeitsdetektors 38 und des zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 39 wird eine Winkelgeschwindigkeit aufgrund einer Bewegung des Fernglases 1 relativ zur beobachteten Umgebung detektiert. Der erste Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38 und der zweite Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39 liefern von der Bewegung abhängige Winkelgeschwindigkeitssignale. Mit den Winkelgeschwindigkeitssignalen werden in der Steuer- und Kontrolleinheit 37 Drehwinkel um die Messachsen des ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 38 sowie Drehwinkel um die Messachsen des zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 39 ermittelt. Die auf diese Weise ermittelten Drehwinkel werden nun in einen ersten (Verstell-) Winkel umgerechnet, um welchen die erste Bildstabilisierungseinheit 16A gedreht werden muss, um im Raum positioniert zu werden. Ferner wird mit den Drehwin- kein ein zweiter (Verstell-) Winkel berechnet, um welcher die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B gedreht werden muss, um im Raum „festgesetzt" zu werden. Ferner sollte beachtet werden, dass der Schnittpunkt der Drehachsen mit dem optisch neutralen Punkt des Fernglases 1 nicht übereinstimmt. Dies bedeutet beispielsweise für das erste optische Teilsystem 12 in dem ersten Gehäuseteil 2, dass der erste Schnittpunkt 20A der ersten Achse 18A und der zweiten Achse 19A nicht mit dem optisch neutralen Punkt des Fernglases 1 auf der ersten optischen Achse 10 übereinstimmt. Daher sollte der ermittelte Drehwinkel mit einem vom Fernglas 1 abhängigen Faktor multipliziert werden, um den notwendigen (Verstell- ) Winkel zu erhalten. Dabei sollte die relative Lage von Messachsen der beiden Winkelgeschwindigkeitsdetektoren 38 und 39 sowie der Drehachsen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A sowie der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B beachtet werden. Durch eine geeignete Transformation unter Berücksichtigung des Knickwinkels erhält man den entsprechenden (Verstell-) Winkel. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Lage der Messachsen der beiden Winkelgeschwin- digkeitsdetektoren 38 und 39 der Lage der ersten Achse 18A sowie der zweiten Achse 19A der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A entspricht. Mittels des ermittelten Knickwinkels ak können dann die (Verstell-) Winkel der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A in (Verstell-) Winkel der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B transformiert werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, werden nun erste Drehkoordinaten eines ersten Koordinatensystems des ersten Gehäuseteils 2 (wobei die ersten Drehkoordinaten für die erste Bildstabilisierungseinheit 16A vorgesehen sind) in zweite Drehkoordinaten eines zweiten Koordinatensystems des zweiten Gehäuseteils 3 (wobei die zweiten Drehkoordinaten für die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B vorgesehen sind) transformiert. Das zweite Koordi- natensystem basiert beispielsweise auf der dritten Achse 18B sowie der vierten Achse 19B der zweiten Bildstabilisie rungseinheit 16B. Beispielsweise erfolgt die Transformation durch die Gleichungen 1 und 2. Die Berechnung erfolgt durch die Steuer- und Kontrolleinheit 37.
Im Grunde genommen handelt es sich um eine Transformation der Koordinaten der ersten Messachse sowie der zweiten Messachse der beiden Winkelgeschwindigkeitsdetektoren 38 und 39 in die Koordinaten der dritten Achse 18B sowie der vierten Achse 19B der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B. Hinsichtlich der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A braucht eine derartige Transformation nicht zu erfolgen. Hierzu wird ebenfalls auf weiter oben verwiesen.
Wie oben erwähnt, sind der erste Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38 und der zweite Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39 in dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet (n = 2). Bei der hier dargestellten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Bewegung des Fernglases 1 durch Bestimmen einer Drehung des Fernglases 1 zu jeweils der ersten Messachse und zu jeweils der zweiten Messachse eines jeden der beiden Winkelgeschwindigkeitsdetektoren 38 und 39 bestimmt wird. Ferner wird ein erster Mittelwert der Drehungen um die ersten Messachsen und ein zweiter Mittelwert der Drehungen um die zweiten Messachsen bestimmt. Die beiden Mittelwerte werden nun zur Bestimmung der zweiten Drehkoordinaten für die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B herangezogen. Wie oben erläutert, verringert die Anzahl von mehreren Winkelgeschwindigkeitsdetektoren (Drehwinkeldetektoren) das Rauschen.
Die Figur 4 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform von Einheiten zur Bildstabilisierung, welche auf dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 basiert. Gleiche Baueinheiten sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß der Figur 3 weist die Ausführungsform gemäß der Figur 4 zwei Steuer- und Kontrolleinheiten auf, nämlich eine erste Steuer- und Kontrolleinheit 37A und eine zweite Steuer- und Kontrolleinheit 37B. Die erste Steuer- und Kontrolleinheit 37A ist mit dem ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38, mit der ersten Kardanik 60A der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A, mit der ersten Antriebseinheit 24A und mit der zweiten Antriebseinheit 24B verbunden. Die erste Steuer- und Kontrolleinheit 37A ist beispielsweise in dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet. Die zweite Steuer- und Kontrolleinheit 37B ist mit dem zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39, mit der zweiten Kardanik 60B der Bildstabilisierungseinheit 16B, mit der dritten Antriebseinheit 24C und mit der vierten Antriebseinheit 24D verbunden. Die zweite Steuer- und Kontrolleinheit 37B ist beispielsweise in dem zweiten Gehäuseteil 3 angeordnet. Der Knickbrückensensor 40 ist sowohl mit der ersten Steuer- und Kontrolleinheit 37A als auch mit der zweiten Steuer- und Kontrolleinheit 37B verbunden. Darüber hinaus ist der erste Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38 mit der zweiten Steuer- und Kontrolleinheit 37B verbunden. Ferner ist der zweite Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39 mit der ersten Steuer- und Kontrolleinheit 37A verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet demnach jeweils eine separate Steuer- und Kontrolleinheit zum einen für das erste optische Teilsystem 12 in dem ersten Gehäuseteil 2 und zum anderen für das zweite optische Teilsystem 13 in dem zweiten Gehäuseteil 3, wobei allerdings die Winkelgeschwindigkeitsdetektoren 38, 39 zur Detektion von Bewegungen des Fernglases 1 gemeinsam genutzt werden, beispielsweise wie vorstehend und nachstehend beschrieben. Die Figur 5 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform von Einheiten zur Bildstabilisierung, das auf dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 basiert. Gleiche Baueinheiten sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß der Figur 3 weist die Ausführungsform gemäß der Figur 5 einen ersten Tiefpassfilter 25 und einen ersten Hochpassfilter 27 auf, mit denen die Detektorsignale des ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 38 gefiltert werden. Ferner sind ein zweiter Tiefpassfilter 26 und ein zweiter Hochpassfilter 28 vorgesehen, mit welchen die Detektorsignale des zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 39 gefiltert werden. Die gefilterten Detektorsignale werden der Steuer- und Kontrolleinheit 37 zugeführt. Die beiden Winkelge- schwindigkeitsdetektoren 38 und 39 weisen einen Rauschanteil auf, welcher das Bild beeinflusst. Dieses ist unerwünscht. Zur Reduktion eines derartigen Rauschens wird die Bandbreite der Detektorsignale der beiden Winkelgeschwindigkeitsdetektoren 38 und 39 verkleinert. Das Rauschen außerhalb dieser Bandbreite (Frequenzbereich) wird unterdrückt. Dies erfolgt durch Filterung der Detektorsig- nale mittels der beiden oben genannten Hochpassfilter 27, 28 und der beiden oben genannten Tiefpassfilter 25, 26. Somit tritt ein Rauschen mit Frequenzen oberhalb und unterhalb des Frequenzbereichs nicht mehr auf. Die Verwendung der vorgenannten Rauschunterdrückung ist vorteilhaft, da Zitterbewegungen im Bild nur bis zu einer Frequenz von etwa 20 Hz sichtbar sind. Bewegungen, die eine Bewegungsfrequenz oberhalb von 20 Hz aufweisen, führen nur zu einer Unschärfe der Abbildung, da sie oberhalb einer Frequenz liegen, die das mensch- liehe Auge als Bewegung erkennen kann. Bei Bewegungen unterhalb einer Frequenz von 0,5 Hz treten recht wenige unwillkürliche Zitterbewegungen auf, jedoch vermehrt die willkürliche Bewegung des Anwenders. Es wird daher beispielsweise ein Frequenzbereich von 0,5 Hz bis 20 Hz verwendet.
Figur 6 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Anordnung von Einheiten zur Bildstabilisierung. Das Ausführungsbeispiel der Figur 6 beruht auf dem Ausführungsbeispiel der Figur 3. Gleiche Baueinheiten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass für jedes der beiden oben genannten Gehäuseteile 2 und 3 eine separate Steuereinheit vorgesehen ist. So sind in dem ersten Gehäuseteil 2 die erste Bildstabilisierungseinheit 16A mit der ersten Kardanik 60A, die erste Antriebseinheit 24A, die zweite Antriebseinheit 24B und die erste Steuer- und Kontrolleinheit 37A angeordnet. Die erste Steuer- und Kontrolleinheit 37A ist mit dem ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38 und dem zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39 verbunden, die ebenfalls in dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet sind. Hingegen sind im zweiten Gehäuseteil 3 die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B mit der zweiten Kardanik 60B, die dritte Antriebseinheit 24C, die vierte Antriebseinheit 24D und die zweite Steuer- und Kontrolleinheit 37B ange- ordnet. Ferner sind in dem zweiten Gehäuseteil 3 ein dritter Winkelgeschwindigkeitsdetektor 41 und ein vierter Winkelgeschwindigkeitsdetektor 42 angeordnet, welche die Bewegungen des Fernglases 1 ermitteln.
Das in der Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel dient der Ausführung des nachfolgend geschilderten Verfahrens. Eine Bewegung des Fernglases 1 wird mittels des ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 38 und des zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 39 detektiert. Es werden erste Detektorsignale erzeugt, welche jeweils auf einem ersten Messkoordinatensystem des ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 38 und des zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 39 basieren. Das erste Messkoordinatensystem umfasst beispielsweise eine erste Messachse und eine zweite Messachse, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Beispielsweise sind die erste Messachse und die zweite Messachse jeweils senkrecht zur ersten optischen Achse 10 des Fernglases 1 ausgerichtet. Von den erhaltenen Detektorsignalen wird ein Mittelwert gebildet. Darüber hinaus erfolgt ein Detektieren der Bewegung des Fernglases 1 mittels des dritten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 41 und des vierten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 42. Es werden zweite Detektorsignale erzeugt, welche jeweils auf einem zweiten esskoordinatensystem des dritten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 41 und des vierten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 42 basieren. Das zweite Messkoordinatensystem umfasst beispielsweise eine dritte Messachse und eine vierte Mess- achse, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Beispielsweise sind die dritte Messachse und die vierte Messachse jeweils senkrecht zur zweiten optischen Achse 1 1 des Fernglases 1 ausgerichtet. Von den erhaltenen Detektorsignalen wird ein weiterer Mittelwert gebildet. Nun erfolgen folgende Verfahrensschritte: - Transformieren des ersten Detektorsignals in ein drittes Detektorsignal, das auf dem zweiten Messkoordinatensystem des dritten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 41 basiert;
- Transformieren des zweiten Detektorsignals in ein viertes Detektorsignal, das auf dem ersten Messkoordinatensystem des ersten Winkelgeschwin- digkeitsdetektors 38 basiert;
- Berechnen eines ersten Detektor-Mittelwerts aus dem dritten Detektorsignal und dem zweiten Detektorsignal;
Berechnen eines zweiten Detektor-Mittelwerts aus dem vierten Detektorsignal und dem ersten Detektorsignal;
- Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A basierend auf dem zweiten Detektor-Mittelwert, sowie
Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B basierend auf dem ersten Detektor-Mittelwert. Hinsichtlich der Vorteile und Wirkung dieses Verfahrens wird auf weiter oben verwiesen.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Transformieren des ersten Detektorsignals in das dritte Detektorsignal nach den Gleichungen 3 und 4 erfolgt, die oben bereits erläutert wurden. Das Transformieren des zweiten Detektorsignals in das vierte Detektorsignal erfolgt beispielsweise durch die bereits oben erläuterten Gleichungen 5 und 6. Sämtliche Berechnungen werden in der ersten Steuer- und Kontrolleinheit 37A oder in der zweiten Steuer- und Kontrolleinheit 37B durchgeführt. Ferner ist es bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Berechnung des ersten Detektor-Mittelwerts durch die Gleichungen 7 und 8 erfolgt. Die Berechnung des zweiten Detektor-Mittelwerts erfolgt durch die Gleichungen 9 und 10. Sämtliche Berechnungen werden in der ersten Steuer- und Kontrolleinheit 37A oder in der zweiten Steuer- und Kontrolleinheit 37B durchgeführt.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist es vorgesehen, die vorgebbaren Transformationsfaktoren bzw. vorgebbaren Rücktransformations- faktoren auf eine bestimmte Art zu ermitteln. Beispielsweise erfolgt dies durch die Gleichungen 1 1 bis 18, wie oben bereits erläutert. Sämtliche Berechnungen werden in der ersten Steuer- und Kontrolleinheit 37A oder in der zweiten Steuer- und Kontrolleinheit 37B durchgeführt. Ferner ist es bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Transformationsfaktoren und Rücktransformationsfak- toren bestimmten Relationen genügen. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens gelten die bereits oben genannten Gleichungen 19 bis 26.
Figur 7 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Anordnung von Einheiten zur Bildstabilisierung. Das Ausführungsbeispiel der Figur 7 beruht auf dem Ausführungsbeispiel der Figur 6. Gleiche Baueinheiten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 6 weist das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 7 nur den ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38 in dem ersten Gehäuseteil 2 auf. Im zweiten Gehäuseteil 3 ist nur der dritte Winkelgeschwindigkeitsdetektor 41 vorgesehen. Das Detektorsignal des ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 38 wird mittels eines ersten Tiefpassfilters 25 und mittels eines ersten Hochpassfilters 27 gefiltert. Ferner wird das Detektorsignal des dritten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 41 mittels eines zweiten Tiefpassfilters 26 und mittels eines zweiten Hochpassfilters 28 gefiltert. Die Grenzfrequenz des ersten Tiefpassfilters 25 und des zweiten Tiefpassfilters 26 liegt bei 1 Hz. Wie oben bereits erläutert, erfolgt dies, um das Rauschen der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransfor- mationsfaktoren möglichst gut zu unterdrücken.
Alternativ oder zusätzlich zur Tiefpassfilterung bietet sich zur Eliminierung des Rauschens auch eine Berechnung der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren mittels einer Durchschnittsberechnung an. Hierzu werden die Transformationsfaktoren und/oder die Rücktransformationsfaktoren durch die bereits oben erläuterten Gleichungen 27 bis 34 bestimmt. Sämtliche Berechnungen werden in der ersten Steuer- und Kontrolleinheit 37A oder in der zweiten Steuer- und Kontrolleinheit 37B durchgeführt. Bei einem weiteren Ausfüh- rungsbeispiel ist es alternativ vorgesehen, nicht die gefilterten Teilsignale zu verwenden, sondern von den jeweiligen Teilssignalen einen Mittelwert über einen vorgebbaren Zeitraum zu bestimmen und diesen zur Berechung der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren zu verwenden, wie bereits oben erläutert.
Die Grenzfrequenz des ersten Hochpassfilters 27 und des zweiten Hochpassfilters 28 liegt bei ca. 0,2 Hz. Durch Filterung der Detektorsignale mit dem ersten Hochpassfilter 27 und dem zweiten Hochpassfilter 28 ist es möglich, eine Änderung des Relativwinkels zwischen dem ersten Scharnierteil 5 und dem zweiten Scharnierteil 6 festzustellen, wie oben ebenfalls erläutert. Die Änderungen von Detektorsignalen führen auch zu einer Änderung der Transformationsfaktoren und/oder der Rücktransformationsfaktoren. Wenn eine Veränderung festgestellt wird, dann werden die Transformationsfaktoren und/oder die Rücktransformationsfaktoren neu bestimmt, beispielsweise wie bereits weiter oben beschrieben wurde.
Bezugszeichenliste
1 Fernglas
2 erstes Gehäuseteil
3 zweites Gehäuseteil
4 Knickbrücke
5 erstes Scharnierteil
6 zweites Scharnierteil
7 erstes Aufnahmeteil
8 zweites Aufnahmeteil
9 drittes Aufnahmeteil
10 erste optische Achse
1 1 zweite optische Achse
12 erstes optisches Teilsystem
13 zweites optisches Teilsystem
14A erstes Objektiv
14B zweites Objektiv
15A erstes Auge
15B zweites Auge
16A erste Bildstabilisierungseinheit (erstes Prismensystem)
16B zweite Bildstabilisierungseinheit (zweites Prismensystem)
17A erstes Okular
17B zweites Okular
18A erste Achse
18B dritte Achse
19A zweite Achse
19B vierte Achse
20A erster Schnittpunkt
21 erste Eintrittsfläche
22 erste Austrittsfläche
23A linke Zwischenbildebene
23B rechte Zwischenbildebene
24 Antriebseinheit (Piezo-Biegeaktor)
24A erste Antriebseinheit
24B zweite Antriebseinheit
24C dritte Antriebseinheit 24D vierte Antriebseinheit
25 erster Tiefpassfilter
26 zweiter Tiefpassfilter
27 erster Hochpassfilter
28 zweiter Hochpassfilter
37 Steuer- und Kontrolleinheit
37A erste Steuer- und Kontrolleinheit
37B zweite Steuer- und Kontrolleinheit 38 erster Winkelgeschwindigkeitsdetektor
39 zweiter Winkelgeschwindigkeitsdetektor
40 Knickbrückensensor
41 dritter Winkelgeschwindigkeitsdetektor
42 vierter Winkelgeschwindigkeitsdetektor
51A erste Fronteinheit
51 B zweite Fronteinheit
52A erste Fokussiereinheit
52B zweite Fokussiereinheit
53 Drehknopf
54A erste Aperturblende
54B zweite Aperturblende
55A erste Augenmuschel
55B zweite Augenmuschel
60A erste Kardanik
60B zweite Kardanik
61A erste äußere Aufhängung
61 B zweite äußere Aufhängung
62A erste innere Aufhängung
62B zweite innere Aufhängung
71 Klemmhalter
72 erste Scharnierteilachse
73 zweite Scharnierteilachse 74 Gelenkachse
O Objekt α Relativwinkel

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Einstellung einer Position einer ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) und/oder einer zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) eines optischen Systems (1 ), wobei
- die erste Bildstabilisierungseinheit (16A) in einem ersten Gehäuse (2) an- geordnet ist,
- die zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) in einem zweiten Gehäuse (3) angeordnet ist,
- das erste Gehäuse (2) mit dem zweiten Gehäuse (3) über mindestens eine Knickbrücke (4) verbunden ist,
- die Knickbrücke (4) ein an dem ersten Gehäuse (2) angeordnetes erstes Scharnierteil (5) aufweist, und wobei
- die Knickbrücke (4) ein an dem zweiten Gehäuse (3) angeordnetes zweites Scharnierteil (6) aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Detektieren einer Bewegung des optischen Systems (1 ) mit mindestens einem Drehwinkeldetektor (38, 39, 41 , 42),
- Bestimmen eines Knickwinkels (ak) des ersten Scharnierteils (5) zum zwei- ten Scharnierteil (6),
- Bestimmen eines Korrekturwinkels basierend auf dem Knickwinkel (ak), und
- Drehen der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) um den Korrekturwinkel relativ zum ersten Gehäuse (2) und/oder Drehen der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) um den Korrekturwinkel relativ zum zweiten Gehäuse (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass - der Drehwinkeldetektor (38, 39, 41 , 42) eine erste Messachse und eine zur ersten Messachse senkrecht angeordnete zweite Messachse aufweist, und wobei die erste Messachse und die zweite Messachse ein erstes Koordinatensystem bilden, und dass
- mit dem Korrekturwinkel durch eine Transformation von mit dem Drehwinkeldetektor gemessenen Drehkoordinaten, welche auf dem ersten Koordinatensystem basieren, Korrekturkoordinaten bestimmt werden, wobei die Korrekturkoordinaten auf einem zweiten Koordinatensystem basieren, welches durch eine dritte Drehachse (18B) sowie eine vierte Drehachse (19B) der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) gegeben ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturkoordinaten wie folgt bestimmt werden:
ein Signal des Drehwinkeldetektors (38, 39, 41 , 42) hinsichtlich der ersten Messachse ist,
ein Signal des Drehwinkeldetektors (38, 39, 41 , 42) hinsichtlich der zweiten Messachse ist,
ein erstes transformiertes Signal für eine Drehung hinsichtlich der dritten Drehachse (18B) ist,
ein zweites transformiertes Signal für eine Drehung hinsichtlich der zweiten Drehachse (19B) ist, und wobei
der Knickwinkel ist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen der folgenden Schritte aufweist: die Bewegung des optischen Systems (1 ) wird durch n Drehwinkeldetektoren (38, 39, 41 , 42) bestimmt, wobei n eine natürliche Zahl ist; oder - die Bewegung des optischen Systems (1 ) wird durch n Drehwinkeldetektoren (38, 39) bestimmt, wobei n eine natürliche Zahl ist und wobei jeder der n Drehwinkeldetektoren im ersten Gehäuse (2) angeordnet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Bewegung des optischen Systems (1 ) durch Bestimmen einer Drehung zu jeweils der ersten Messachse und zu jeweils der zweiten Messachse eines jeden der n Drehwinkeldetektoren (38, 39, 41 , 42) bestimmt wird, und dass
- ein erster Mittelwert der Drehung um die ersten Messachsen und ein zweiter Mittelwert der Drehung um die zweiten Messachsen bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der folgenden Schritte vorgesehen ist:
- ein Messsignal des Drehwinkeldetektors (38, 39, 41 , 42) wird mittels eines Tiefpassfilters (25, 26) bearbeitet; oder
- ein Messsignal des Drehwinkeldetektors (38, 39, 41 , 42) wird mittels eines Hochpassfilters (27, 28) bearbeitet.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der folgenden Schritte vorgesehen ist:
- ein Messsignal eines jeden der n Drehwinkeldetektoren (38, 39, 41 , 42) wird mittels eines Tiefpassfilters (25, 26) bearbeitet; oder
- ein Messsignal eines jeden der n Drehwinkeldetektoren (38, 39, 41 , 42) wird mittels eines Hochpassfilters (27, 28) bearbeitet.
8. Optisches System (1 ) zur Abbildung eines Objekts (O), insbesondere zur
Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, - mit mindestens einem ersten Gehäuse (2) und mit mindestens einem zweiten Gehäuse (3), wobei
- das erste Gehäuse (2) mit dem zweiten Gehäuse (3) über mindestens eine Knickbrücke (4) verbunden ist,
- die Knickbrücke (4) ein an dem ersten Gehäuse (2) angeordnetes erstes Scharnierteil (5) aufweist,
- die Knickbrücke (4) ein an dem zweiten Gehäuse (3) angeordnetes zweites Scharnierteil (6) aufweist,
- das erste Gehäuse (2) mindestens ein erstes Objektiv (14A) aufweist,
- das zweite Gehäuse (3) mindestens ein zweites Objektiv (14B) aufweist,
- das erste Gehäuse (2) mindestens einen ersten Drehwinkeldetektor (38, 39, 41 , 42) zur Messung einer Bewegung des optischen Systems (1 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Gehäuse (2) mindestens eine erste Bildstabilisierungseinheit (16A) aufweist,
- das zweite Gehäuse (3) mindestens eine zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) aufweist,
- an der Knickbrücke (4) mindestens ein Knickbrückensensor (40) zur Mes- sung eines Relativwinkels (a) zwischen dem ersten Scharnierteil (5) und dem zweiten Scharnierteil (6) angeordnet ist, und dass
- an dem optischen System (1 ) mindestens eine erste Steuereinheit (37, 37A, 37B) angeordnet ist, die mit der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) zur Steuerung einer Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) auf Basis des Relativwinkels (a) verbunden ist und/oder die mit der zweiten
Bildstabilisierungseinheit (16B) zur Steuerung einer Bewegung der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) auf Basis des Relativwinkels (a) verbunden ist.
9. Optisches System (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuse (2) mindestens einen zweiten Drehwinkeldetektor (38, 39, 41 , 42) zur Messung der Bewegung des optischen Systems (1 ) aufweist.
10. Optisches System (1 ) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Steuereinheit (37, 37A, 37B) zur Bewegung der ersten Bildstabili- sierungseinheit (16A) ausgebildet ist, und dass
- an dem optischen System (1 ) mindestens eine zweite Steuereinheit (37, 37A, 37B) angeordnet ist, die mit der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) zur Steuerung der Bewegung der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) verbunden ist.
1 1. Optisches System (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (1 ) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:
- mindestens einen Tiefpassfilter (25, 26) zur Filterung mindestens eines ersten Detektorsignals hinsichtlich der Bewegung des optischen Systems (1 ); oder
- mindestens einen Hochpassfilter (27, 28) zur Filterung mindestens eines zweiten Detektorsignals hinsichtlich der Bewegung des optischen Systems
(1 )·
12. Verfahren zur Einstellung einer ersten Position einer ersten Bildstabilisie- rungseinheit (16A) in einem ersten Gehäuse (2) eines optischen Systems (1 ) und/oder einer zweiten Position einer zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) in einem zweiten Gehäuse (3) des optischen Systems (1 ), wobei - die erste Bildstabilisierungseinheit (16A) zusammen mit mindestens einem ersten Drehwinkeldetektor (38, 39) in dem ersten Gehäuse (2) angeordnet ist,
- die zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) zusammen mit mindestens ei- nem zweiten Drehwinkeldetektor (41 , 42) in dem zweiten Gehäuse (3) angeordnet ist,
- das erste Gehäuse (2) mit dem zweiten Gehäuse (3) über mindestens eine Knickbrücke (4) verbunden ist,
- die Knickbrücke (4) ein an dem ersten Gehäuse (2) angeordnetes erstes Scharnierteil (5) und ein an dem zweiten Gehäuse (3) angeordnetes zweites Scharnierteil (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Detektieren einer Bewegung des optischen Systems (1 ) mittels des ersten Drehwinkeldetektors (38, 39) und Erzeugen eines ersten Detektorsignals, welches auf einem ersten Messkoordinatensystem des ersten Drehwinkeldetektors (38, 39) basiert;
- Detektieren der Bewegung des optischen Systems (1 ) mittels des zweiten Drehwinkeldetektors (41 , 42) und Erzeugen eines zweiten Detektorsignals, welches auf einem zweiten Messkoordinatensystem des zweiten Drehwinkeldetektors (41 , 42) basiert,
- Transformieren des ersten Detektorsignals in ein drittes Detektorsignal, das auf dem zweiten Messkoordinatensystem des zweiten Drehwinkeldetektors
(41 , 42) basiert,
- Transformieren des zweiten Detektorsignals in ein viertes Detektorsignal, das auf dem ersten Messkoordinatensystem des ersten Drehwinkeldetektors (38, 39) basiert,
- Berechnen eines ersten Mittelwerts aus dem dritten Detektorsignal und dem zweiten Detektorsignal,
- Berechnen eines zweiten Mittelwerts aus dem vierten Detektorsignal und dem ersten Detektorsignal,
- Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) basierend auf dem zweiten Mittelwert, sowie - Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) basierend auf dem ersten Mittelwert.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- das Transformieren des ersten Detektorsignals in das dritte Detektorsignal erfolgt durch
wobei
ax ein erstes Teilsignal der Bewegung des optischen Systems (1 ) relativ zu einer ersten Messachse des ersten Messkoordinatensystems ist;
ay ein zweites Teilsignal der Bewegung des optischen Systems (1 ) relativ zu einer zweiten Messachse des ersten Messkoordinatensystems ist;
bx ein erstes transformiertes Teilsignal des ersten Teilsignals ist; by ein zweites transformiertes Teilsignal des zweiten Teilsignals ist;
Yi ein erster vorgebbarer Transformationsfaktor ist; γ2 ein zweiter vorgebbarer Transformationsfaktor ist; Y3 ein dritter vorgebbarer Transformationsfaktor ist; und γ4 ein vierter vorgebbarer Transformationsfaktor ist;
das Transformieren des zweiten Detektorsignals in das vierte Detektorsignal erfolgt durch
wobei b'x ein drittes Teilsignal der Bewegung des optischen Systems (1 ) relativ zu einer dritten Messachse des zweiten Messkoor- dinatensystems ist;
b'y ein viertes Teilsignal der Bewegung des optischen Systems (1 ) relativ zu einer vierten Messachse des zweiten Messkoordinatensystems ist;
a'x ein drittes transformiertes Teilsignal des dritten Teilsignals ist; a'y ein viertes transformiertes Teilsignal des vierten Teilsignals ist;
γΊ ein erster vorgebbarer Rücktransformationsfaktor ist;
γ'2 ein zweiter vorgebbarer Rücktransformationsfaktor ist;
γ'3 ein dritter vorgebbarer Rücktransformationsfaktor ist; und γ'4 ein vierter vorgebbarer Rücktransformationsfaktor ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte aufweist: die Berechnung des ersten Mittelwerts erfolgt durch
wobei x2 eine erste Drehkoordinate um die dritte Achse des zweiten Messkoordinatensystems ist, und wobei y2 eine zweite Drehkoordi- nate um die vierte Achse des zweiten Messkoordinatensystems ist, oder die Berechnung des zweiten Mittelwerts erfolgt durch
wobei X1 eine erste Drehkoordinate um die erste Achse des ersten Messkoordinatensystems ist, und wobei y1 eine zweite Drehkoordi- nate um die zweite Achse des ersten Messkoordinatensystems ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte aufweist:
Ermitteln des ersten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
- Ermitteln des zweiten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
- Ermitteln des dritten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
- Ermitteln des vierten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
Ermitteln des ersten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
Ermitteln des zweiten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
Ermitteln des dritten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
Ermitteln des vierten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verfahren mindestens eine der folgenden Gleichungen gilt:
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte aufweist:
- Bearbeiten des ersten Detektorsignals mittels eines ersten Tiefpassfilters (25) und Erzeugen eines ersten gefilterten Detektorsignals;
- Bearbeiten des ersten Detektorsignals mittels eines ersten Tiefpassfilters
(25), der eine Grenzfrequenz von 1 Hz aufweist, und Erzeugen eines ersten gefilterten Detektorsignals;
- Bearbeiten des zweiten Detektorsignals mittels eines zweiten Tiefpassfilters (26) und Erzeugen eines zweiten gefilterten Detektorsignals; oder - Bearbeiten des zweiten Detektorsignals mittels eines zweiten Tiefpassfilters (26), der eine Grenzfrequenz von 1 Hz aufweist, und Erzeugen eines zweiten gefilterten Detektorsignals.
18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte aufweist:
- Ermitteln des ersten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
Ermitteln des zweiten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
- Ermitteln des dritten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
Ermitteln des vierten vorgebbaren Transformationsfaktors durch
- Ermitteln des ersten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
Ermitteln des zweiten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
Ermitteln des dritten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
Ermitteln des vierten vorgebbaren Rücktransformationsfaktors durch
wobei
<ax> ein erstes gefiltertes Teilsignal der Bewegung des optischen
Systems (1 ) relativ zu einer ersten Messachse des ersten
Messkoordinatensystems ist;
<ay> ein zweites gefiltertes Teilsignal der Bewegung des optischen
Systems (1 ) relativ zu einer zweiten Messachse des ersten
Messkoordinatensystems ist; <bx> ein erstes gefiltertes transformiertes Teilsignal des ersten Teilsignals ist;
<by> ein zweites gefiltertes transformiertes Teilsignal des zweiten Teilsignals ist;
<b'x> ein drittes gefiltertes Teilsignal der Bewegung des optischen
Systems (1 ) relativ zu einer dritten Messachse des zweiten
Messkoordinatensystems ist;
<b'y> ein viertes gefiltertes Teilsignal der Bewegung des optischen
Systems (1 ) relativ zu einer vierten Messachse des zweiten Messkoordinatensystems ist;
<a'x> ein drittes gefiltertes transformiertes Teilsignal des dritten
Teilsignals ist; und wobei
<a'y> ein viertes gefiltertes transformiertes Teilsignal des vierten
Teilsignals ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte aufweist:
- Bearbeiten von mindestens einem der vorgebbaren Transformationsfaktoren oder vorgebbaren Rücktransformationsfaktoren mittels eines Hochpassfilters (27, 28) und Erzeugen eines Hochpassfiltersignals; oder
- Bearbeiten von mindestens einem der vorgebbaren Transformationsfaktoren oder vorgebbaren Rücktransformationsfaktoren mittels eines Hochpassfilters (27, 28), der eine Grenzfrequenz von 0,2 Hz aufweist, und Erzeugen eines Hochpassfiltersignals.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeiten von mindestens einem der vorgebbaren Transformationsfaktoren oder vorgebbaren Rücktransformationsfaktoren ein Bearbeiten einer Summe von mindestens zwei der vorgebbaren Transformationsfaktoren oder mindestens zwei der vorgebbaren Rücktransformationsfaktoren umfasst.
21. Optisches System (1 ) zur Abbildung eines Objekts, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 20,
- mit mindestens einem ersten Gehäuse (2) und mit mindestens einem zweiten Gehäuse (3), wobei
- das erste Gehäuse (2) mit dem zweiten Gehäuse (3) über mindestens eine Knickbrücke (4) verbunden ist,
- die Knickbrücke (4) ein an dem ersten Gehäuse (2) angeordnetes erstes Scharnierteil (5) aufweist,
- die Knickbrücke (4) ein an dem zweiten Gehäuse (3) angeordnetes zweites Scharnierteil (6) aufweist,
- das erste Gehäuse (2) mindestens ein erstes Objektiv (14A) aufweist,
- das zweite Gehäuse (3) mindestens ein zweites Objektiv (14B) aufweist,
- das erste Gehäuse (2) mindestens einen ersten Drehwinkeldetektor (38, 39) zur Messung einer Bewegung des optischen Systems (1 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Gehäuse (2) mindestens eine erste Bildstabilisierungseinheit (16A) aufweist,
- das zweite Gehäuse (3) mindestens eine zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) aufweist,
- das zweite Gehäuse (2) mindestens einen zweiten Drehwinkeldetektor (41 , 42) zur Messung einer Bewegung des optischen Systems (1 ) aufweist, und dass
- an dem optischen System (1 ) mindestens eine Steuereinheit (37, 37A, 37B) angeordnet ist, die mit der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) zur Steuerung einer Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) und/oder die mit der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) zur Steuerung einer Bewegung der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) verbunden ist.
22. Optisches System (1 ) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass d optische System (1 ) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:
- mindestens einen Tiefpassfilter (25, 26); oder
- mindestens einen Hochpassfilter (27, 28).
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014119580A1 (de) 2014-12-23 2016-06-23 Carl Zeiss Sports Optics Gmbh Digitales optisches Gerät mit Knickbrücke
KR102508530B1 (ko) 2018-05-09 2023-03-09 삼성전자주식회사 떨림 보정 기능을 제공하는 카메라 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치
AT522713B1 (de) * 2019-06-26 2021-02-15 Swarovski Optik Kg Binokulares Fernglas und Verfahren zur Verstellung einer Pupillendistanz
AT522808B1 (de) * 2019-11-15 2021-02-15 Swarovski Optik Kg Fernrohr mit schwenkbarer Gelenkbrücke

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040125213A1 (en) * 2002-12-13 2004-07-01 Hideo Kawahara Vibration compensation apparatus

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2353101C3 (de) 1972-10-25 1979-01-18 Fraser-Volpe Corp., Warrington, Pa. (V.St.A.) Fernrohr mit Bildstabilisierung
DE3933255C2 (de) 1989-10-05 1995-12-21 Knoll Dieter B Dr Richtungsstabilisiertes Fernrohr
DE69426246T2 (de) * 1993-07-30 2001-03-29 Canon K.K., Tokio/Tokyo Optische Vorrichtung mit einer Funktion zur Verhinderung von Bildzittern
US5672862A (en) 1993-07-30 1997-09-30 Canon Kabushiki Kaisha Optical apparatus having image shake preventing function
JP3417447B2 (ja) 1996-10-01 2003-06-16 富士写真光機株式会社 像安定化装置
US6078436A (en) * 1997-04-24 2000-06-20 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Mechanism correcting a trembling of focused image
JP3431508B2 (ja) 1998-08-11 2003-07-28 ペンタックス株式会社 像ぶれ補正制御装置
US6392799B1 (en) * 1998-10-26 2002-05-21 Meade Instruments Corporation Fully automated telescope system with distributed intelligence
JP2000305023A (ja) * 1999-04-19 2000-11-02 Canon Inc 双眼装置
JP4144827B2 (ja) 1999-09-21 2008-09-03 フジノン株式会社 像安定化装置
US6728030B2 (en) * 1999-10-22 2004-04-27 David Bellefuil Electronic binoculars having a single display
US20020034004A1 (en) * 2000-07-14 2002-03-21 Stereovision Imaging, Inc. Optically multiplexed hand-held digital binocular system
JP2004020730A (ja) * 2002-06-13 2004-01-22 Nikon Vision Co Ltd 像安定化装置
JP2004212878A (ja) * 2003-01-08 2004-07-29 Nikon Vision Co Ltd 像安定化装置およびこの像安定化装置を備えた双眼鏡
GB0324108D0 (en) * 2003-10-14 2003-11-19 Stereonics Ltd Binoculars with camera system
JP2006285040A (ja) 2005-04-01 2006-10-19 Fujinon Corp 像振れ補正装置
JP2006292969A (ja) 2005-04-08 2006-10-26 Fujinon Corp 像振れ補正装置
DE102005027870B4 (de) 2005-06-09 2008-11-27 Carl Zeiss Sports Optics Gmbh Fernglas
US8139897B2 (en) * 2007-03-15 2012-03-20 Ricoh Company, Limited Detecting tilt in an image having different resolutions in different directions
JP5178084B2 (ja) * 2007-08-07 2013-04-10 キヤノン株式会社 光学機器
US8089494B2 (en) * 2008-10-13 2012-01-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Image rotation
JP5465500B2 (ja) * 2008-10-20 2014-04-09 日本電産サンキョー株式会社 振れ補正機能付き光学ユニット、および振れ補正機能付き光学ユニットにおける振れ補正制御方法
GB2474886A (en) * 2009-10-30 2011-05-04 St Microelectronics Image stabilisation using motion vectors and a gyroscope
US8358924B2 (en) * 2009-12-22 2013-01-22 Nokia Corporation Method and apparatus for operating the automatic focus or the optical imaging stabilizing system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040125213A1 (en) * 2002-12-13 2004-07-01 Hideo Kawahara Vibration compensation apparatus

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