WO2014108427A1 - Optisches system zur abbildung eines objekts - Google Patents

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WO2014108427A1
WO2014108427A1 PCT/EP2014/050201 EP2014050201W WO2014108427A1 WO 2014108427 A1 WO2014108427 A1 WO 2014108427A1 EP 2014050201 W EP2014050201 W EP 2014050201W WO 2014108427 A1 WO2014108427 A1 WO 2014108427A1
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WO
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unit
image stabilization
optical system
image
damping device
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PCT/EP2014/050201
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Bach
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Carl Zeiss Sports Optics Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • G02B23/02—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
    • 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 is designed to image an object, the optical system having a lens, an image stabilization unit and an image plane.
  • the optical system is additionally provided with an eyepiece.
  • optical system is used, for example, in a telescope or a pair of binoculars.
  • optical systems in the form of binoculars which have two housings in the form of two tubes.
  • a first imaging unit is arranged, which has a first optical axis.
  • a second imaging unit is arranged, which has a second optical axis.
  • binoculars are known from the prior art, which have a first housing in the form of a first tube having a first optical axis and a second housing in the form of a second tube having a second optical axis.
  • the first housing is connected to the second housing via a buckling bridge, wherein the buckling bridge has a first hinge part arranged on the first housing, and wherein the buckling bridge has a second hinge part arranged on the second housing.
  • the buckling bridge has a bending axis.
  • an optical system in the form of a Femrohrs 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. This is understood to mean that the prism reversing system is arranged in a housing of the telescope such that the prism reversing system is rotatably mounted about two axes arranged at right angles to one another.
  • a device is usually used, which is referred to as Kardanik.
  • a hinge point of the gimbal-mounted in the housing reversing system is arranged centrally between a bi-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 due to rotational movements occurring. It thus remains firmly in the room. In this way, image degradation caused by movement of the housing is compensated.
  • DE 39 33 255 C2 discloses a binocular telescope with an image stabilization unit 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 dependent on a dithering motion that causes a wobble of an observed image.
  • These drive units are controlled via control signals provided by a control unit or by several control units.
  • the drive units are intended to move the image stabilization unit or an optical element of the image stabilization unit to a specific desired position in order, for example, to compensate for the dithering movements, in particular rotational jitter movements.
  • due to mechanical conditions for example, the inertia of the drive units, the inertia of the image stabilizing unit and / or the inertia of an optical element of the image stabilizing unit), inaccuracies occur in the adjustment of the movement of the image stabilizing unit or the optical element of the image stabilizing unit.
  • the image stabilizing unit or the optical element of the image stabilizing unit moves in a first direction and when the control unit sends a control signal such that the image stabilizing unit or the optical element of the image stabilizing unit is to move in a second direction, the image stabilizing unit or the optical element moves of the image stabilizing unit, because of the above-described inertia, initially moves a little further in the first direction before the image stabilizing unit or the optical element of the image stabilizing unit moves in the second direction.
  • the movement of the image stabilization unit or of the optical element of the image stabilization unit which is necessary for image stabilization possibly takes place with a time delay in relation to a control signal triggering the movement.
  • the regulation is permanent Vibrations of the image stabilization unit or the optical element of the image stabilization unit around the target position (jitter motion). These vibrations are due to overshoots of the image stabilizing unit or the optical element of the image stabilizing unit over the target position due to a direction change control signal due to the reverse movement of the image stabilizing unit or the image stabilizing unit optical element, due to the delay due to inertia and due to retardation Overshoot over the target position.
  • the vibrations around the target position can be perceived by a user of the binoculars as shaking a stabilized image.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an optical system in which unwanted oscillations of the image stabilization unit in the image stabilization position (ie a position in which an image of an object to be imaged is stabilized) are avoided without high energy consumption.
  • the optical system according to the invention is designed to image an object.
  • the optical system is designed, for example, as a binocular binocular or a binocular telescope. However, it is explicitly pointed out that the invention is not limited to such an optical system.
  • the optical system according to the invention has at least one first objective, at least one first image stabilization unit and at least one first image plane, wherein, viewed from the first objective in the direction of the first image plane, first the first objective, then the first image stabilization unit and then the first image plane are arranged along a first optical axis. Accordingly, the aforementioned units are arranged in the following order along the first optical axis: first objective - first image stabilization unit - first image plane. Furthermore, the first objective, the first image stabilization unit and the first image plane are arranged in a first housing.
  • the optical system according to the invention has at least one first drive unit, which is arranged on the first image stabilization unit and is provided for moving the first image stabilization unit.
  • at least one first damping device for damping vibrations of the first image stabilization unit in the image stabilization position on the first image stabilization unit.
  • the invention is based on the surprising finding that undesired movements of the first image stabilization unit or of an optical element of the first image stabilization unit in the image stabilization position are suppressed by arranging the first damping device on the first image stabilization unit. This leads to several beneficial effects. On the one hand, a real position of the first image stabilizing unit or an optical element of the first image stabilizing unit becomes a target position of the first image stabilizing unit or an optical element of the first
  • Image stabilization unit approximated for image stabilization.
  • a stable positioning of the first image stabilization unit or of an optical element of the first image stabilization unit occurs.
  • a high energy consumption is avoided as in the prior art.
  • less vibration is transmitted to the first image stabilizing unit or to an optical element of the first image stabilizing unit, resulting in less undesirable vibration phenomena, which are uncomfortable for a user of the optical system when viewing the image of an object.
  • the first damping device is arranged on the first housing.
  • a first damping unit of the first damping device on the first housing is arranged.
  • a second damping unit of the first damping device is arranged on the first image stabilization unit. The first damping unit and the second damping unit cooperate in such a way that movements, in particular vibrations of the first image stabilization unit, are damped by the image stabilization position.
  • the first image stabilization unit comprises a first gimbal (rotatable mounting about two orthogonally arranged axes).
  • the first gimbal has a first outer suspension and a first inner suspension.
  • the first outer suspension is rotatably mounted on the optical system.
  • it is arranged on the first housing of the optical system via a first axis.
  • the first inner suspension is rotatably disposed on the first outer suspension via a second axis.
  • a reversing system is arranged at the first inner suspension.
  • the reversing system is designed as a prism reversing system.
  • the first damping device on the first outer suspension and / or the first inner suspension.
  • a third damping unit of the first damping device is arranged on the first outer suspension.
  • a fourth damping unit of the first damping device is arranged on the first inner suspension. The third damping unit and the fourth damping unit cooperate in such a way that movements, in particular vibrations of the first image stabilization unit, are damped by the image stabilization position.
  • the first damping device is designed as a fluid damping device.
  • a fluid is understood to mean a gas or a liquid which is used in the fluid damping device for damping.
  • the first damping device is designed as an electromagnetic damping device.
  • the electromagnetic damping device has a magnet and an electrically conductive body. By a relative movement of the magnet to the body induces eddy currents, which are used for damping (eddy current brake).
  • the first damping device comprises at least two friction elements.
  • the first damping device comprises at least one elastic element.
  • the elastic element is made of rubber.
  • the invention is not limited to the use of the aforementioned examples as a first damping device. Rather, any suitable first damping device can be used in the invention.
  • the optical system has at least one first control unit for controlling the first drive unit.
  • the control unit provides a control signal available.
  • the control signal determines the movement of the first image stabilization unit or an optical element of the image stabilization unit, for example the direction, the amplitude and the speed of the movement.
  • the optical system according to the invention additionally or alternatively has at least one first position detector for detecting the position of the first image stabilization unit or an optical element of the first image stabilization unit. By means of the first position detector, the real position of the first image stabilization unit or an optical element of the first image stabilization unit is determined.
  • the optical system has at least one second drive unit, which is arranged on the first image stabilization unit and provided for movement of the first image stabilization unit.
  • the second drive unit can be so with the be connected to other units of the optical system according to the invention and cooperate, as the first drive unit with the other units of the optical system according to the invention.
  • the optical system has the following features:
  • the optical system has at least one third drive unit, which is arranged on the second image stabilization unit and provided for moving the second image stabilization unit.
  • At least one second damping device is arranged on the second image stabilization unit, wherein the second damping device is provided for damping vibrations of the second image stabilization unit in the image stabilization position.
  • the aforementioned embodiment of the optical system is designed, for example, as a binocular optical system, in particular as binocular binoculars or binocular telescope. It therefore has two imaging units, namely a first imaging unit (with the first lens, the first image stabilization unit and the first image plane) and a second imaging unit (with the second lens, the second image stabilization unit and the second image plane).
  • the second damping device is arranged on the second housing.
  • a fifth damping unit of the second damping device is arranged on the second housing.
  • a sixth damping unit of the second damping device is arranged on the second image stabilization unit. The fifth damping unit and the sixth damping unit cooperate in such a way that movements, in particular vibrations of the second image stabilization unit in the image stabilization position are damped.
  • the second image stabilization unit comprises a second gimbal.
  • the second gimbal on a second outer suspension and a second inner suspension.
  • the second outer suspension is rotatably arranged on the optical system.
  • the second inner suspension is, for example, arranged rotatably via a fourth axis on the second outer suspension.
  • the second inner suspension is, for example, arranged rotatably via a fourth axis on the second outer suspension.
  • the reversing system is designed as a prism reversing system.
  • the second damping device is arranged on the second outer suspension and / or the second inner suspension.
  • a seventh damping unit of the second damping device is arranged on the second outer suspension.
  • An eighth damping unit of the second damping device is disposed on the second inner suspension.
  • the seventh damping unit and the eighth damping unit cooperate in such a way that movements, in particular vibrations of the second image stabilization unit, are damped in the image stabilization position.
  • the second damping device is designed as a fluid damping device.
  • the second damping device is designed as an electromagnetic damping device.
  • the second damping device comprises at least two friction elements.
  • the second damping device comprises at least one elastic element.
  • the elastic member is formed of rubber.
  • the optical system has at least one second control unit for controlling the third drive unit.
  • the control unit provides a control signal available.
  • the control signal determines the movement of the second image stabilization unit or of an optical element of the second image stabilization unit, for example the direction, the amplitude and the speed of the movement.
  • the optical system according to the invention additionally or alternatively has at least one second position detector for detecting the position of the second image stabilization unit or an optical element of the second image stabilization unit. By means of the second position detector, the real position of the second image stabilization unit or an optical element of the second image stabilization unit is determined.
  • the optical system has at least one fourth drive unit, which is arranged on the second image stabilization unit and used to move the second image stabilizer. is provided.
  • the fourth drive unit can be connected to the further units of the optical system according to the invention and cooperate, as the third drive unit with the other units of the optical system according to the invention.
  • the first housing is connected to the second housing via at least one buckling bridge, that the buckling bridge has a first hinge part arranged on the first housing and that the buckling bridge is connected to the second housing arranged arranged second hinge part.
  • the buckling bridge has a bending axis. If the two housings are pivoted relative to one another about the bending axis, the distance of the two housings from one another changes.
  • At least one first motion detector for detecting a movement of the optical system is arranged on the optical system, for example on the first control unit.
  • at least one second motion detector for detecting a movement of the optical system is arranged on the optical system, for example on the second control unit.
  • the first motion detector and / or the second motion detector may be configured, for example, as an angular velocity detector.
  • the first motion detector and / or the second motion detector may be configured, for example, as an angular velocity detector.
  • Invention is not limited to an angular velocity detector.
  • any suitable motion detector can be used in the invention.
  • 1 A is a first schematic representation of an optical system in the form of a binocular with a buckling bridge
  • Fig. 1 B is a second schematic representation of the binoculars after
  • Figure 1 A a schematic representation of a first optical element
  • 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 for observing an object O may be 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.
  • first lens 14A provides a different number of individual lenses or lens components made of lenses.
  • first eyepiece 17A or the first focusing unit 52A may be displaced axially along the first optical axis 10.
  • first front unit 51A or even the complete first objective 14A is displaced along the first optical axis 10.
  • first front unit 51A and the first focusing unit 52A are displaced relative to each other.
  • 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 51B and the second focusing unit 52B are displaced relative to each other.
  • the beam direction of the light beams incident in 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.
  • it is provided to adjust the first objective 14A and the second objective 4B (or at least units of the first objective 14A and the second objective 14B) relative to one another.
  • 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 objective 14A and the second prism system 16B (second image stabilization unit) associated with the second objective 1B 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) may be constructed as Abbe-König prism system, Schmidt-Pechan prism system, Uppendahl prism system, Porro prism system or other prism system variant.
  • 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 socket of the lenses of the first front unit 51 A or 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 16A is designed as a lens reversing system.
  • the second optical subsystem 13 has an identical structure as the first 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 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 8A.
  • 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 stabilization unit 16B is arranged on the second gimbal 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.
  • the second inner suspension 62B Via a third drive unit 24C, the second inner
  • 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 point 20A is different from a first optically neutral point on the first optimal point.
  • An optically neutral point is understood to mean that point on the optical axis of an afocal optical system to which a force non-driven image stabilization unit (for example a prism reversal system) which is directionally inert relative to the environment must be gimballed so as to be transmitted through the afocal optical system observed image of an object in its direction is automatically stabilized. This point is approximately midway between the lens and the eyepiece on the optical axis.
  • 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.
  • the first exit surface 22 is arranged in a range of 3 mm to 12 mm apart from the left intermediate image plane 23A.
  • FIGS. 3A-3C show schematic representations of a drive unit 24 in the form of a piezo-bending actuator, wherein an actuator is understood as an actuating element which can generate a force or a movement. In the literature, such an actuator is often referred to as an actuator.
  • the first drive unit 24A, the second drive unit 24B, the third drive unit 24C and the fourth drive unit 24D are constructed, for example, identically to the drive unit 24.
  • FIG. 3A shows a schematic representation of the drive unit 24
  • both the first piezoceramic 25 and the second piezoceramic 26 can be supplied with a voltage.
  • a first voltage is applied to the first piezoceramic 25, and a second voltage is applied to the second piezoceramic 26.
  • the two aforementioned voltages on the first piezoceramic 25 and the second piezoceramic 26 are connected in opposite polarity, so that for example, on the one hand, the first piezoceramic 25 expands and on the other, the second piezoceramic 26 contracts. This bends the overall arrangement of the first piezoceramic 25 and the second piezoceramic 26, as shown in Figures 3B and 3C.
  • Piezoactuators are particularly well suited because they have a large amount of self-locking, so that an additional locking of the first image stabilizing unit 16A or the second image stabilizing unit 16B can be dispensed with. Furthermore, their power consumption is very low, so the life of batteries used for power supply is longer.
  • the movement of the first image stabilization unit 16A or of the second image stabilization unit 16B and thus also the position of the first image stabilization unit 16A or the second image stabilization unit 16B are monitored with at least one motion detector.
  • a first motion detector for movement relative to the first axis 18A and a second motion detector for movement relative to the second axis 19A are provided.
  • a third motion detector for movement relative to the third axis 18B and a fourth motion detector for movement relative to the fourth axis 19B are provided.
  • a Hall sensor is used as the motion detector.
  • FIG. 4A is based on FIG. 2E. Like reference numerals refer to identical units.
  • the illustration of Figure 4B shows the same view as Figure 4A, but for the second image stabilization unit 16B.
  • a first damping unit 100A is disposed on the first outer suspension 61 A.
  • the first damping unit 100A cooperates with a second damping unit 100B, which is arranged on the first housing part 2.
  • the first damping unit 100A is disposed on the first outer suspension 61 A.
  • the first damping unit 100A cooperates with a second damping unit 100B, which is arranged on the first housing part 2.
  • Attenuation unit 100A and second damping unit 100B form a first damping device.
  • a third damping unit 101 A is arranged on the second outer suspension 61 B.
  • the third damping unit 101 A cooperates with a fourth damping unit 101 B, which is arranged on the third housing part 3.
  • the third damping unit 101 A and the fourth damping unit 101 B form a second damping device.
  • FIGS. 5A and 5B are based on FIGS. 4A and 4B. Like reference numerals refer to identical units.
  • the damping devices are not arranged on the first housing part 2 and not on the second housing part 3.
  • the first damping unit 100A is disposed on the first outer suspension 61A.
  • the first damping unit 100A cooperates with the second damping unit 100B disposed on the first inner suspension 62A.
  • the first damping unit 100A and the second damping unit 100B form the first damping device.
  • the third damping unit 101A is arranged on the second outer suspension 61B.
  • the third damping unit 101A cooperates with the fourth damping unit 101B disposed on the second inner suspension 62B.
  • the third damping unit 101A and the fourth damping unit 101B form the second one
  • the arrangement of the first attenuator on the first image stabilization unit 16A and the arrangement of the second attenuator on the second image stabilizer 16B provide for attenuation of the movements of the first image stabilizer 16A and the second image stabilizer 16B in the image stabilization position so that the above effects are achieved.
  • damping devices are designed as a fluid damping device and / or as an electromagnetic damping device.
  • the damping devices comprise at least two friction elements. In yet another embodiment, it is provided that the damping devices comprise at least one elastic element made of rubber.
  • Figure 6 is a block diagram of an embodiment of control and measuring units of the binoculars 1, which is equipped with the first damping device and the second damping device. The illustrated in Figure 6
  • Embodiment comprises two control units, namely a first control unit 37A and a second control unit 37B.
  • the first control unit 37A is connected to a 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 unit 37A is arranged, for example, in the first housing part 2.
  • the second control unit 37B is connected to a second angular velocity detector 39, to the second cardan 60B of the second image stabilization unit 16B, to the third drive unit 24C, and to the fourth drive unit 24D.
  • the second control unit 37A is connected to a 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 unit 37A is arranged, for example, in the first housing part 2.
  • the second control unit 37B is connected to a second
  • Control unit 37B is arranged, for example, in the second housing part 3.
  • a buckling bridge sensor 40 is connected to both the first control unit 37A and the second control 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. Accordingly, this embodiment uses in each case a separate control unit on the one hand for the first optical subsystem 12 in the first housing part 2 and on the other hand 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 be shared.
  • the exemplary embodiment shown here has a voltage supply unit 63 which is provided with the first drive unit 24A, with the second drive unit 24B, with the third drive unit 24C and with the fourth drive unit 24D for supplying the aforementioned drive units is connected with tension.
  • the voltage supply unit 63 is designed, for example, as a (rechargeable) battery, the voltage of which is still present being measured with a voltage measuring unit 64.
  • the voltage measuring unit 64 is connected to both the first control unit 37A and the second control unit 37B.
  • the use of the buckling bridge sensor 40 has the following background.
  • the relative position of the axes of rotation (namely, 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 eyepoint is adjusted via the bending bridge 4.
  • the buckling bridge sensor 40 now determines a so-called buckling bridge angle ⁇ between a first hinge part axis 72 of the first hinge part 5 and a second one
  • 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 Figures 2C and 2D). It is provided, for example, by means of the buckling bridge sensor 40 to determine the actual buckling angle ⁇ , which will be explained below.
  • An orientation of the first hinge part axis 72 and the second hinge part axis 73 is shown in FIG. 2D, in which the buckling bridge angle ⁇ is 145 °, for example.
  • the actual buckling angle ⁇ with respect to the first axis 18A and the third axis 18B is the difference between the two measured buckling bridge angles, ie 30 °.
  • the buckling bridge angle determined in this or a similar way 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.
  • the first angular velocity detector 38 and the second angular velocity detector 39 an angular velocity due to movement of the binoculars 1 relative to the observed environment is detected.
  • the first angular velocity detector 38 and the second angular velocity detector 39 provide motion dependent angular velocity signals. With the angular velocity signals in the first control unit 37A and in the second
  • Control unit 37B detects rotation angles about the rotation axes of the first image stabilizing unit 16A (for example, the first axis 18A and the second axis 19A) and rotation angles about the rotation axes of the second image stabilizing unit 16B (for example, the third axis 18B and the fourth axis 19B).
  • the rotation angles determined in this way are then converted into first correction angles by which the first image stabilization unit 16A has to be rotated in order to be positioned in space.
  • a second correction angle is calculated by which the second image stabilizing unit 16B needs to be rotated to be positioned in space.
  • the intersection of the axes of rotation with the optically neutral point of the binoculars 1 does not match.
  • the determined angle of rotation should be multiplied by a factor dependent on the binoculars 1 in order to obtain the necessary correction. to get turwinkel.
  • the relative position of measuring axes of the two angular velocity detectors 38 and 39 as well as the axes of rotation of the first image stabilizing unit 16A and of the second image stabilizing unit 16B should be taken into account.
  • a suitable transformation results in the corre- sponding correction 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 stabilizing unit 16A.
  • the rotational angles of the first image stabilizing unit 16A can then be transformed into rotational angles of the second image stabilizing unit 16B.
  • FIG. 7 shows a further block diagram, which is based on FIG.
  • FIG. 7 illustrates the relationship between the angular velocity detectors 38 and 39, the first control unit 37A and the second control unit 37B and the drive units 24A to 24D.
  • the first control unit 37A is connected to the first angular velocity detector 38.
  • the first control unit 37A has a first control unit 98A.
  • the first control unit 98A in turn has a first control low pass filter 80A directly connected to the first angular velocity detector 38.
  • the first control unit 98A is provided with a first analog-to-digital converter 81A, which is connected downstream of the first control low-pass filter 80A.
  • the first control unit 98A has a first integration unit 82A, which is connected downstream of the first analog-to-digital converter 81A.
  • the type of the first control low pass filter 80A is arbitrary.
  • the binoculars 1 it is intended to use a combination of an electrical low-pass filter, a digital low-pass filter and a digital first-order shelving filter, wherein the aforementioned filters are connected in series.
  • this combination of filters it is advantageous that a delay of the input signal of the combination of the aforementioned filters to the output signal of the combination of the aforementioned filters of 45 ° takes place.
  • Pure low-pass filters have a delay of 90 °.
  • a small delay is an advantage for real-time image stabilization.
  • it is now provided to detect the type of pivoting that is to say an unintentional pivoting or a deliberate pivoting
  • an angular velocity due to a movement of the binoculars 1 relative to the observed environment is first detected by means of the first angular velocity detector 38.
  • the first angular velocity detector 38 provides motion dependent angular velocity signals.
  • the angular velocity signal of the first angular velocity detector 38 is supplied to the first control unit 37A. More specifically, the angular velocity signal of the first angular velocity detector 38 is supplied to the first control low-pass filter 80A.
  • the first control low-pass filter 80A ensures that low frequencies pass unhindered through the first control low-pass filter 80A and can be supplied to further signal processing for image stabilization.
  • the high frequencies eg above 20 Hz
  • the filtered signal of the first control low-pass filter 80A is forwarded via the first analog-to-digital converter 81A to the first integration unit 82A.
  • the output signal of the first integration unit 82A is determined by Equation 1, which is given below:
  • a (t,) is the input signal at a first time
  • ⁇ ( ⁇ ) is the output signal at the first time ti
  • the function ⁇ is given, for example, as follows:
  • yt is a freely selectable parameter which determines how fast the output of the first small amplitude integration unit 82A of the swivels drops back to zero. If a small parameter ⁇ ⁇ (for example 0.1) is selected, only higher frequencies remaining in the signal are used for the image stabilization. If the parameter ⁇ is close to 1, then basically all the remaining frequencies in the signal are used for image stabilization.
  • ⁇ ⁇ for example 0.1
  • ⁇ 2 is also a freely selectable parameter that determines how strong the influence of the amplitude of the pivoting of the binoculars 1 is. With small values of ⁇ 2 (for example 0, 1), higher frequencies remaining in the signal are used for image stabilization at high amplitudes. If the parameter y 2 is large (for example, 0.9), then this already happens at small amplitudes.
  • the output signal of the first integration unit 82A is now forwarded to a first subtraction unit 95A.
  • the first subtraction unit 95A is further connected to a first Hall sensor 94A.
  • a first filter unit 96A is connected between the first subtraction unit 95A and a first control unit 97A.
  • the first control unit 97 A is connected to the first drive unit 24 A and the second drive unit 24 B.
  • the two drive units Units 24A and 24B are in turn connected to the first gimbals 60A.
  • a signal line connects the first gimbals 60A to the first Hall sensor 94A.
  • the second control unit 37B is connected to the second angular velocity detector 39.
  • the second control unit 37B has a second control unit 98B.
  • the second control unit 98B in turn has a second control low-pass filter 80B which is directly connected to the second angular velocity detector 39.
  • the second control unit 98B has a second analog-to-digital converter 81B, which is connected downstream of the second control low-pass filter 80B.
  • the second control unit 98B has a second integration unit 82B, which is connected downstream of the second analog-to-digital converter 81B.
  • the type of the second low-pass filter 80B is arbitrary. In a particular embodiment of the binoculars 1, however, it is also provided here to use a combination of an electrical low-pass filter, a digital low-pass filter and a digital first-order shelving filter, the aforementioned filters being connected in series.
  • the second angular velocity detector 39 By means of the second angular velocity detector 39, an angular velocity due to a movement of the binoculars 1 relative to the observed environment is detected.
  • the second angular velocity detector 39 provides motion dependent angular velocity signals.
  • the angular velocity signal of the second angular velocity detector 39 is supplied to the second control unit 37B. More specifically, the angular velocity signal of the second angular velocity detector 39 is supplied to the second control low-pass filter 80B.
  • the second control low pass filter 80B ensures that low frequencies pass unhindered through the second control low pass filter 80B and can be fed to further signal processing for image stabilization.
  • the filtered signal of the second control low-pass filter 80B is forwarded via the second analog-to-digital converter 81B to the second integration unit 82B.
  • the output of the second integration unit 82B is also determined by Equation 1. Reference is made to the above statements.
  • the output signal of the second integration unit 82 B is then forwarded to a second subtraction unit 95B.
  • the second subtraction unit 95B is further connected to a second Hall sensor 94B.
  • a second filter unit 96B is connected between the second subtraction unit 95B and a second control unit 97B.
  • the second control unit 97B is connected to the third drive unit 24C and the fourth drive unit 24D.
  • the two drive units 24C and 24D are in turn connected to the second gimbals 60B.
  • a signal line connects the second gimbals 60B to the second Hall sensor 94B.
  • a first control signal is now supplied to the first integration unit 82A of the first subtraction unit 95A. Further, a first position signal of the first Hall sensor 94A is supplied to the first subtraction unit 95A. A first subtraction signal is now generated from the subtraction of the first control signal and the first position signal. The first subtraction signal is supplied to the first filter unit 96A. The first filter unit 96A generates a first filter signal. The first filter signal is then fed to the first control unit 97A, which generates a first positioning signal. The first positioning signal is then supplied to the first drive unit 24A and the second drive unit 24B for moving the first gimbals 60A.
  • a second control signal is now supplied to the second integration unit 82B of the second subtraction unit 95B.
  • a second position signal of the second Hall sensor 94B is supplied to the second subtraction unit 95B.
  • a second subtraction signal is now generated from the subtraction of the second control signal and the second position signal.
  • the second subtraction signal is supplied to the second filter unit 96B.
  • Filter unit 96B generates a second filter signal.
  • the second filter signal is now fed to the second control unit 97B, which generates a second positioning signal.
  • the second positioning signal is then supplied to the third drive unit 24C and the fourth drive unit 24D for moving the second gimbals 60B.
  • the first filter unit 96A and / or the second filter unit 96B is / are designed as a low-pass filter, as a high-pass filter or as a band-pass filter.
  • the first filter unit 96A and / or second filter unit 96B is / are designed as a high-pass filter for filtering out signals with frequencies below 2 Hz. Accordingly, only signals with a frequency above 2 Hz pass the high-pass filter.
  • the first filter unit 96A and / or the second filter unit 96B is / are designed as a low-pass filter for filtering out signals with frequencies above 20 Hz. Accordingly, only signals with a frequency below 20 Hz pass the low-pass filter.
  • the first filter unit 96A and / or the second filter unit 96B is / are designed as a bandpass filter for filtering out signals with frequencies above 20 Hz and below 2 Hz. Accordingly, only signals in the bandwidth between 2 Hz and 20 Hz pass through the bandpass filter.
  • the first control unit 97A and / or the second control unit 97B are formed as a PID control unit. But it can also be used any other suitable control unit.
  • FIGS. 8 show schematic representations of the first image stabilization unit 16A with the first damping device.
  • the second image stabilizing unit 16B with the second damping device may have the same structure. The explanation explained below therefore also applies to the second image stabilizing unit 16B with the second damping device.
  • Figure 8A shows a first embodiment in a schematic representation.
  • a holder 200 On the first image stabilization unit 16A, a holder 200 is arranged, to which a first damping device in the form of a rubber element 201 connects.
  • the rubber element 201 in turn is followed by a running element 202.
  • the running element 202 is arranged on a threaded rod 203.
  • the threaded rod 203 has two ends. A first end of the threaded rod 203 is disposed in a bearing 204. A second end of the threaded rod 203 is arranged on the drive unit 24.
  • the drive unit 24 and the bearing 204 are arranged on the first housing part 2.
  • Adjustment force is from the drive unit 24 via the threaded rod 203, the Running member 202, the rubber member 201 and the holder 200 transferred to the first image stabilization unit 16A.
  • Figure 8B shows a second embodiment in a schematic representation.
  • a first damping unit in the form of a magnetic coil 205 is arranged on the first housing part 2.
  • the magnetic coil 205 cooperates with a second damping unit in the form of a first magnet 206, which is arranged on the first image stabilization unit 16A.
  • another damping unit in the form of a second magnet 207 is disposed on the first image stabilizing unit 16A.
  • the second magnet 207 cooperates with a further damping unit in the form of a copper sheet 208.
  • Figure 8C shows a third embodiment in a schematic representation.
  • a first damping unit in the form of a magnetic coil 205 is arranged on the first housing part 2.
  • the magnetic coil 205 cooperates with a second damping unit in the form of a first magnet 206, which is arranged on the first image stabilization unit 16A.
  • a further damping unit in the form of a first friction element 209 is arranged on the first image stabilization unit 16A.
  • the first friction element 209 cooperates with a second friction element 210, which is arranged in a guide 212.
  • the guide 212 is arranged on the first housing part 2.
  • a spring element 21 1 is arranged in the guide 212.
  • the first friction element 209 and the second friction element 210 are pressed against one another by the spring element 21 1 in order to damp the movement of the first image stabilization unit 16A.
  • Figure 8D shows a fourth embodiment in a schematic representation.
  • a first damping unit in the form of a magnetic coil 205 is arranged on the first housing part 2.
  • the magnetic coil 205 cooperates with a second damping unit in the form of a first magnet 206, which is arranged on the first image stabilization unit 16A.
  • a further damping unit in the form of a fluid Damping unit 213 provided.
  • the fluid damping unit 21 3 is arranged between a first bearing 214 and a second bearing 215, wherein the first bearing 214 is arranged on the first image stabilization unit 16A and wherein the second bearing 215 is arranged on the first housing part 2.
  • the mode of operation of the fluid damping unit 213 reference is made above.
  • FIG 8E shows a fifth embodiment in a schematic representation.
  • friction elements are again provided for damping the movement of the first image stabilization unit 16A, wherein here both the rotational movement about the first axis 18A and the rotational movement about the second axis 19A are damped.
  • the first friction element 209 is arranged, which cooperates with the second friction element 210.
  • a rubber element 201 is arranged between the second friction element 21 0 and the holder 200.
  • the holder 200 is in turn arranged on the first housing part 2.
  • the rubber member 201 compresses the first friction member 209 and second friction member 210 for damping the rotational movements of the first image stabilizing unit 16A.
  • the two friction elements 209 and 20 each have a spherical surface, which cooperate.
  • FIG. 8F shows a sixth exemplary embodiment in a schematic representation.
  • the copper sheet 208 is disposed on the first image stabilizing unit 16A, which cooperates with the second magnet 207.
  • the second magnet 207 is arranged, for example, on the first housing part 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System. Das optische System ist zur Abbildung eines Objekts ausgebildet, wobei das optische System ein Objektiv, eine erste Bildstabilisierungseinheit (16A) und eine Bildebene aufweist. An der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) ist mindestens eine erste Dämpfungseinrichtung (100A, 100B) zur Dämpfung von Schwingungen der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) angeordnet.

Description

Optisches System zur Abbildung eines Objekts
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Abbildung eines Objekts. Das optische System ist zur Abbildung eines Objekts ausgebildet, wobei das optische System ein Objektiv, eine Bildstabilisierungseinheit und eine Bildebene aufweist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist beispielsweise das optische System zusätzlich mit einem Okular versehen.
Das oben bezeichnete optische System wird beispielsweise in einem Fernrohr oder einem Fernglas eingesetzt. Beispielsweise sind optische Systeme in Form von Ferngläsern bekannt, die zwei Gehäuse in Form von zwei Tuben aufweisen. In einem ersten Tubus ist eine erste Abbildungseinheit angeordnet, die eine erste optische Achse aufweist. In einem zweiten Tubus ist eine zweite Abbildungseinheit angeordnet, die eine zweite optische Achse aufweist. Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Ferngläser bekannt, die ein erstes Gehäuse in Form eines ersten Tubus mit einer ersten optischen Achse und ein zweites Gehäuse in Form eines zweiten Tubus mit einer zweiten optischen Achse aufweisen. Das erste Gehäuse ist mit dem zweiten Gehäuse über eine Knickbrücke verbunden, wobei die Knickbrücke ein an dem ersten Gehäuse angeordnetes erstes Scharnierteil aufweist und wobei die Knickbrücke ein an dem zweiten Gehäuse angeordnetes zweites Scharnierteil aufweist. Die Knickbrücke weist eine Knickachse auf.
Werden die beiden Gehäuse relativ zueinander um die Knickachse geschwenkt, verändert sich der Abstand der beiden Gehäuse zueinander. 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 relativ zur Umgebung verursachen. Um dieses zu umgehen, ist es bekannt, Bilder in einem optischen System zu stabili- sieren. Bekannte Lösungen verwenden Stabilisierungseinrichtungen zur Stabilisie- rung 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 Femrohrs 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 einem 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 Umkehrsystems ist mittig zwischen einer biidseitigen Hauptebene des Objektivs und einer objektseitigen Hauptebene des Okulars angeordnet. Das kardanisch gelagerte Prismenumkehrsystem wird aufgrund seiner Trägheit durch auftretende Drehbewegungen nicht bewegt. Es bleibt somit fest im Raum stehen. Auf diese Weise wird eine Bildverschlechterung, die aufgrund der Bewegung des Gehäuses entsteht, kompensiert.
Aus der DE 39 33 255 C2 ist ein binokulares Fernglas mit einer Bildstabilisie- rungseinheit 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 beobachteten Bildes verursacht.
Ferner ist aus der US 6,414,793 B1 ein weiteres binokulares Fernglas mit einer Bildstabilisierungseinheit bekannt. Aus der US 7,460,154 B2 ist eine Vorrichtung zur Kompensation von Vibrationen unter Verwendung einer Koordinatentransfor- mation bekannt. Die US 5,910,859 A betrifft ein Fernglas mit einer Bildstabilisierungseinheit, bei dem ein Umkehrsystem um zwei Achsen senkrecht zur optischen Achse gedreht wird. Aus der US 6,016,221 A und aus der DE 69 423 430 T2 ist es bekannt, dass Drehzitterbewegungen durch bewegliche, mit Flüssigkeit gefüllte Prismen ausgeglichen werden. Wie oben genannt, bewegen bei einigen der bekannten optischen Systeme Antriebseinheiten (Aktuatoren) die Bildstabilisierungseinheit oder mindestens ein optisches Element der Bildstabilisierungseinheit. Diese Antriebseinheiten werden über Stellsignale gesteuert, die von einer Steuereinheit oder von mehreren Steuereinheiten bereitgestellt werden. Die Antriebseinheiten sollen die Bildstabilisierungseinheit oder ein optisches Element der Bildstabilisierungseinheit zu einer bestimmten Sollposition bewegen, um beispielsweise die Zitterbewegungen, insbesondere Drehzitterbewegungen, auszugleichen. Aufgrund von mechanischen Gegebenheiten (beispielsweise der Trägheit der Antriebseinheiten, der Trägheit der Bildstabilisierungseinheit und/oder der Trägheit eines optischen Elements der Bildstabilisierungseinheit) kommt es jedoch zu Ungenauigkeiten bei der Einstellung der Bewegung der Bildstabilisierungseinheit oder des optischen Elements der Bildstabilisierungseinheit. Wenn die Bildstabilisierungseinheit oder das optische Element der Bildstabilisierungseinheit sich in eine erste Richtung bewegt und wenn die Steuereinheit ein Steuersignal derart sendet, dass die Bildstabilisierungseinheit oder das optische Element der Bildstabilisierungseinheit sich in eine zweite Richtung bewegen soll, dann bewegt sich die Bildstabilisierungseinheit oder das optische Element der Bildstabilisierungseinheit aufgrund der oben beschriebenen Trägheit zunächst ein wenig in die erste Richtung weiter, bevor die Bildstabilisierungseinheit oder das optische Element der Bildstabilisierungseinheit sich in die zweite Richtung bewegt. Die für eine Bildstabilisierung notwendige Bewegung der Bildstabilisierungseinheit oder des optischen Elements der Bildstabilisierungseinheit erfolgt möglicherweise zeitverzögert zu einem die Bewegung auslösenden Steuersignal. Um dieser zeitlichen Verzögerung entgegenzuwirken, ist es bekannt, die Kraft, mit der eine Antriebseinheit auf die Bildstabilisierungseinheit oder auf das optische Element der Bildstabilisierungseinheit wirkt, recht hoch zu wählen, um so eine (Umkehr-) Bewegung der Bildstabilisierungseinheit oder des optischen Elements der Bildstabilisierungseinheit zu beschleunigen. Dies führt jedoch zu einem höheren Energiebedarf, so dass eine Spannungsversor- gungseinheit (beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie, die zur Versorgung von Einheiten des optischen Systems verwendet wird) schnell erschöpft ist.
Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Einstellung auf eine
Sollposition der Bildstabilisierungseinheit oder des optischen Elements der Bildstabilisierungseinheit zu regeln, damit die Sollposition oder eine Position nahe der Sollposition beibehalten wird. Bei der Regelung kommt es zu ständigen Schwingungen der Biidstabilisierungseinheit oder des optischen Elements der Bildstabilisierungseinheit um die Sollposition (Jitter-Bewegung). Diese Schwingungen entstehen aufgrund von Überschwingungen der Bildstabilisierungseinheit oder des optischen Elements der Bildstabilisierungseinheit über die Sollposition, aufgrund eines Steuersignals zur Änderung der Bewegungsrichtung, aufgrund der Umkehrbewegung der Bildstabilisierungseinheit oder des optischen Elements der Bildstabilisierungseinheit, aufgrund der zeitlichen Verzögerung bedingt durch die Trägheit und aufgrund einem erneuten Überschwingen über die Sollposition. Die Schwingungen um die Sollposition können von einem Anwender des Fernglases als Zittern eines stabilisierten Bildes wahrgenommen werden. Die hier beschriebenen Schwingungen sind aber umso kleiner, je größer die Kräfte sind, mit der eine Antriebseinheit auf die Bildstabilisierungseinheit oder auf das optische Element der Bildstabilisierungseinheit wirkt. Auf diese Weise wird der Massenträgheit entgegengewirkt. Allerdings führt auch dies zu einem hohen Energie- verbrauch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein optisches System anzugeben, bei dem ungewünschte Schwingungen der Bildstabilisierungseinheit in der Bildstabilisierungsposition (also einer Position, in der ein Bild eines abzubil- denden Objekts stabilisiert wird) ohne hohen Energieverbrauch vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem optischen System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, aus der nachfolgenden Beschreibung und/oder aus den beigefügten Figuren.
Das erfindungsgemäße optische System ist zur Abbildung eines Objekts ausgebildet. Das optische System ist beispielsweise als ein binokulares Fernglas oder ein binokulares Fernrohr ausgebildet. Es wird aber explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf ein derartiges optisches System eingeschränkt ist.
Das erfindungsgemäße optische System weist mindestens ein erstes Objektiv, mindestens eine erste Bildstabilisierungseinheit und mindestens eine erste Bildebene auf, wobei von dem ersten Objektiv in Richtung der ersten Bildebene gesehen zunächst das erste Objektiv, dann die erste Bildstabilisierungseinheit und dann die erste Bildebene entlang einer ersten optischen Achse angeordnet sind. Demnach sind die vorgenannten Einheiten in der folgenden Reihenfolge entlang der ersten optischen Achse angeordnet: erstes Objektiv - erste Bildstabilisierungseinheit - erste Bildebene. Ferner sind das erste Objektiv, die erste Bildstabi- lisierungseinheit und die erste Bildebene in einem ersten Gehäuse angeordnet. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße optische System mindestens eine erste Antriebseinheit auf, die an der ersten Bildstabilisierungseinheit angeordnet und zur Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit vorgesehen ist. Bei dem erfindungsgemäßen optischen System ist es nun vorgesehen, an der ersten Bildstabilisierungseinheit mindestes eine erste Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Schwingungen der ersten Bildstabilisierungseinheit in der Bildstabilisierungsposition anzuordnen.
Die Erfindung geht von der überraschenden Erkenntnis aus, dass durch Anord- nung der ersten Dämpfungseinrichtung an der ersten Bildstabilisierungseinheit ungewünschte Bewegungen der ersten Bildstabilisierungseinheit oder eines optischen Elements der ersten Bildstabilisierungseinheit in der Bildstabilisierungsposition unterdrückt werden. Dies führt zu mehreren vorteilhaften Effekten. Zum einen wird eine Realposition der ersten Bildstabilisierungseinheit oder eines optischen Elements der ersten Bildstabilisierungseinheit an eine Sollposition der ersten Bildstabilisierungseinheit oder eines optischen Elements der ersten
Bildstabilisierungseinheit zur Bildstabilisierung angenähert. Es kommt also zu einer stabilen Positionierung der ersten Bildstabilisierungseinheit oder eines optischen Elements der ersten Bildstabilisierungseinheit. Zum anderen wird ein hoher Energieverbrauch wie beim Stand der Technik vermieden. Ferner werden weniger Schwingungen auf die erste Bildstabilisierungseinheit oder auf ein optisches Element der ersten Bildstabilisierungseinheit übertragen, so dass es zu weniger ungewünschten Schwingungserscheinungen kommt, die für einen Anwender des optischen Systems unangenehm bei einer Betrachtung des Bildes eines Objekts sind.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Dämpfungseinrichtung an dem ersten Gehäuse angeordnet ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine erste Dämpfungseinheit der ersten Dämpfungseinrichtung an dem ersten Gehäuse angeordnet ist. Eine zweite Dämpfungseinheit der ersten Dämpfungseinrichtung ist an der ersten Bildstabilisierungseinheit angeordnet. Die erste Dämpfungseinheit und die zweite Dämpfungseinheit wirken derart zusammen, dass Bewegungen, insbesondere Schwingungen der ersten Bildstabilisierungseinheit, um die Bildstabilisierungsposition gedämpft werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Bildstabilisierungseinheit eine erste Kardanik umfasst (drehbare Lagerung um zwei rechtwinklig angeordnete Achsen). Bei dem hier vorgesehenen Ausführungsbeispiel weist die erste Kardanik eine erste äußere Aufhängung und eine erste innere Aufhängung auf. Die erste äußere Aufhängung ist drehbar an dem optischen System angeordnet. Beispielsweise ist sie über eine erste Achse an dem ersten Gehäuse des optischen Systems angeordnet. Die erste innere Aufhängung ist beispielsweise drehbar über eine zweite Achse an der ersten äußeren Aufhängung angeordnet. An der ersten inneren Aufhängung ist beispielsweise ein Umkehrsystem angeordnet. Insbesondere ist das Umkehrsystem als Prismenumkehrsystem ausgebildet. Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel ist es nun vorgesehen, die erste Dämpfungseinrichtung an der ersten äußeren Aufhängung und/oder der ersten inneren Aufhängung anzuordnen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine dritte Dämpfungseinheit der ersten Dämpfungseinrichtung an der ersten äußeren Aufhängung angeordnet ist. Eine vierte Dämpfungseinheit der ersten Dämpfungseinrichtung ist an der ersten inneren Aufhängung angeordnet. Die dritte Dämpfungseinheit und die vierte Dämpfungseinheit wirken derart zusammen, dass Bewegungen, insbesondere Schwingungen der ersten Bildstabilisierungseinheit, um die Bildstabilisierungsposition gedämpft werden.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Dämpfungs- einrichtung als Fluid-Dämpfungseinrichtung ausgebildet ist. Unter einem Fluid wird ein Gas oder eine Flüssigkeit verstanden, das/die in der Fluid- Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung verwendet wird. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die erste Dämpfungseinrichtung als elektromagnetische Dämpfungseinrichtung ausgebildet. Beispielsweise weist die elektromagnetische Dämpfungsein- richtung einen Magneten und einen elektrisch leitenden Körper auf. Durch eine relative Bewegung des Magneten zum Körper werden Wirbelströme induziert, die zur Dämpfung verwendet werden (Wirbelstrombremse). Bei einer weiteren Ausführungsform ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Dämpfungseinrichtung mindestens zwei Reibeelemente umfasst. Durch relatives Bewegen der beiden Reibeelemente zueinander entstehen Reibungskräfte, die eine Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit oder eines optischen Elements der ersten Bildstabilisierungseinheit dämpfen. Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform ist es alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass die erste Dämpfungseinrichtung mindestens ein elastisches Element umfasst. Beispielswei- se ist das elastische Element aus Gummi gebildet.
Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung der vorgenannten Beispiele als erste Dämpfungseinrichtung eingeschränkt ist. Vielmehr ist bei der Erfindung jede geeignete erste Dämpfungseinrichtung ein- setzbar.
Darüber hinaus ist es bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System mindestens eine erste Steuereinheit zur Ansteuerung der ersten Antriebseinheit aufweist. Die Steuereinheit stellt dabei ein Steuersignal zur Verfügung. Das Steuersignal bestimmt die Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit oder eines optischen Elements der Bildstabilisierungseinheit, beispielsweise die Richtung, die Amplitude und die Geschwindigkeit der Bewegung. Ferner weist das erfindungsgemäße optische System zusätzlich oder alternativ mindestens einen ersten Positionsdetektor zur Detektion der Position der ersten Bildstabilisierungseinheit oder eines optischen Elements der ersten Bildstabilisierungseinheit auf. Mittels des ersten Positionsdetektors wird die reale Position der ersten Bildstabilisierungseinheit oder eines optischen Elements der ersten Bildstabilisierungseinheit bestimmt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es bei dem erfindungsgemäßen optischen System zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System mindestens eine zweite Antriebseinheit aufweist, die an der ersten Bildstabilisierungseinheit angeordnet und zur Bewegung der ersten Bildstabilisie- rungseinheit vorgesehen ist. Die zweite Antriebseinheit kann derart mit den weiteren Einheiten des erfindungsgemäßen optischen Systems verbunden sein und zusammenwirken, wie die erste Antriebseinheit mit den weiteren Einheiten des erfindungsgemäßen optischen Systems. Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System die folgenden Merkmale aufweist:
- mindestens ein zweites Objektiv,
- mindestens eine zweite Bildstabilisierungseinheit, und
- mindestens eine zweite Bildebene.
Es ist vorgesehen, dass von dem zweiten Objektiv in Richtung der zweiten Bildebene gesehen zunächst das zweite Objektiv, dann die zweite Bildstabilisie- rungseinheit und dann die zweite Bildebene entlang einer zweiten optischen Achse angeordnet sind. Somit sind die vorgenannten Einheiten in der folgenden Reihenfolge entlang der zweiten optischen Achse angeordnet: zweites Objektiv - zweite Bildstabilisierungseinheit - zweite Bildebene. Ferner ist es vorgesehen, dass das zweite Objektiv, die zweite Bildstabilisierungseinheit und die zweite Bildebene in einem zweiten Gehäuse angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System mindestens eine dritten Antriebseinheit aufweist, die an der zweiten Bildstabilisierungseinheit angeordnet und zur Bewegung der zweiten Bildstabilisierungseinheit vorgesehen ist. Darüber hinaus ist mindestens eine zweite Dämpfungseinrichtung an der zweiten Bildstabilisierungseinheit angeordnet, wobei die zweite Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Schwingungen der zweiten Bildstabilisierungseinheit in der Bildstabilisierungsposition vorgesehen ist. Hinsichtlich der Vorteile wird auf die Ausführungen zur ersten Dämpfungseinrichtung verwiesen.
Die vorgenannte Ausführungsform des optischen Systems ist beispielsweise als binokulares optisches System ausgebildet, insbesondere als binokulares Fernglas oder binokulares Fernrohr. Sie weist demnach zwei Abbildungseinheiten auf, nämlich eine erste Abbildungseinheit (mit dem ersten Objektiv, der ersten Bildstabilisierungseinheit und der ersten Bildebene) und eine zweite Abbildungseinheit (mit dem zweiten Objektiv, der zweiten Bildstabilisierungseinheit und der zweiten Bildebene).
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Dämpfungseinrichtung an dem zweiten Gehäuse angeordnet ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine fünfte Dämpfungseinheit der zweiten Dämpfungseinrichtung an dem zweiten Gehäuse angeordnet ist. Eine sechste Dämpfungseinheit der zweiten Dämpfungseinrichtung ist an der zweiten Bildstabilisierungseinheit angeordnet. Die fünfte Dämpfungseinheit und die sechste Dämpfungseinheit wirken derart zusammen, dass Bewegungen, insbesondere Schwingungen der zweiten Bildstabilisierungseinheit in der Bildstabilisierungsposition gedämpft werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Bildstabilisierungseinheit eine zweite Kardanik umfasst. Hinsichtlich der Definition der Kardanik wird auf weiter oben verwiesen. Bei dem hier vorgesehenen Ausführungsbeispiel weist die zweite Kardanik eine zweite äußere Aufhängung und eine zweite innere Aufhängung auf. Die zweite äußere Aufhängung ist drehbar an dem optischen System angeordnet. Beispielsweise ist sie über eine dritte Achse an dem zweiten Gehäuse des optischen Systems angeordnet. Die zweite innere Aufhängung ist beispielsweise drehbar über eine vierte Achse an der zweiten äußeren Aufhän- gung angeordnet. An der zweiten inneren Aufhängung ist beispielsweise ein
Umkehrsystem angeordnet. Insbesondere ist das Umkehrsystem als Prismenum- kehrsystem ausgebildet. Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel ist es nun vorgesehen, die zweite Dämpfungseinrichtung an der zweiten äußeren Aufhängung und/oder der zweiten inneren Aufhängung anzuordnen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine siebte Dämpfungseinheit der zweiten Dämpfungseinrichtung an der zweiten äußeren Aufhängung angeordnet ist. Eine achte Dämpfungseinheit der zweiten Dämpfungseinrichtung ist an der zweiten inneren Aufhängung angeordnet. Die siebte Dämpfungseinheit und die achte Dämpfungseinheit wirken derart zusammen, dass Bewegungen, insbesondere Schwingungen der zweiten Bildstäbilisierungseinheit, in der Bildstabilisierungsposition gedämpft werden. Bei einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Dämpfungseinrichtung als Fluid-Dämpfungseinrichtung ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die zweite Dämpfungseinrichtung als elektromagnetische Dämpfungseinrichtung ausgebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Dämpfungseinrichtung mindestens zwei Reibeelemente umfasst. Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform ist es alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass die zweite Dämp- fungseinrichtung mindestens ein elastisches Element umfasst. Beispielsweise ist das elastische Element aus Gummi gebildet.
Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung der vorgenannten Beispiele als zweite Dämpfungseinrichtung eingeschränkt ist. Vielmehr ist bei der Erfindung jede geeignete zweite Dämpfungseinrichtung einsetzbar.
Darüber hinaus ist es bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System mindestens eine zweite Steuereinheit zur Ansteuerung der dritten Antriebseinheit aufweist. Die Steuereinheit stellt dabei ein Steuersignal zur Verfügung. Das Steuersignal bestimmt die Bewegung der zweiten Bildstabilisierungseinheit oder eines optischen Elements der zweiten Bildstabilisierungseinheit, beispielsweise die Richtung, die Amplitude und die Geschwindigkeit der Bewegung. Ferner weist das erfindungsgemäße optische System zusätzlich oder alternativ mindestens einen zweiten Positionsdetektor zur Detektion der Position der zweiten Bildstabilisierungseinheit oder eines optischen Elements der zweiten Bildstabilisierungseinheit auf. Mittels des zweiten Positionsdetektors wird die reale Position der zweiten Bildstabilisierungseinheit oder eines optischen Elements der zweiten Bildstabili- sierungseinheit bestimmt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es bei dem erfindungsgemäßen optischen System zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System mindestens eine vierte Antriebseinheit aufweist, die an der zweiten Bildstabilisierungseinheit angeordnet und zur Bewegung der zweiten Bildstabilisie- rungseinheit vorgesehen ist. Die vierte Antriebseinheit kann derart mit den weiteren Einheiten des erfindungsgemäßen optischen Systems verbunden sein und zusammenwirken , wie die dritte Antriebseinheit mit den weiteren Einheiten des erfindungsgemäßen optischen Systems.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das erste Gehäuse mit dem zweiten Gehäuse über mindestens eine Knickbrücke verbunden ist, dass die Knickbrücke ein an dem ersten Gehäuse angeordnetes erstes Scharnierteil aufweist und dass die Knickbrücke ein an dem zweiten Gehäuse angeordnetes zweites Scharnierteil aufweist. Die Knickbrücke weist eine Knickachse auf. Werden die beiden Gehäuse relativ zueinander um die Knickachse geschwenkt, verändert sich der Abstand der beiden Gehäuse zueinander.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist an dem optischen System, beispielsweise an der ersten Steuereinheit, mindestens ein erster Bewegungsdetektor zur Detektion einer Bewegung des optischen Systems angeordnet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass an dem optischen System, beispielsweise an der zweiten Steuereinheit, mindestens ein zweiter Bewegungsdetektor zur Detektion einer Bewegung des optischen Systems angeordnet ist. Der erste Bewegungsdetektor und/oder der zweite Bewegungsdetektor kann/können beispielsweise als Winkelgeschwindigkeitsdetektor ausgebildet sein. Es wird aber explizit darauf hingewiesen, dass die
Erfindung nicht auf einen Winkelgeschwindigkeitsdetektor eingeschränkt ist.
Vielmehr kann bei der Erfindung jeder geeignete Bewegungsdetektor verwendet werden.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mittels Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 A eine erste schematische Darstellung eines optischen Systems in Form eines Fernglases mit einer Knickbrücke;
Fig. 1 B eine zweite schematische Darstellung des Fernglases nach
Figur 1 A; eine schematische Darstellung eines ersten optischen
Teilsystems; eine dritte schematische Darstellung des Fernglases nach Figur 1A; eine erste Schnittdarstellung des Fernglases entlang der Linie A-A gemäß Figur 2B; eine zweite Schnittdarstellung des Fernglases entlang der Linie A-A gemäß Figur 2B; eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Bildstabilisierungseinheit des Fernglases gemäß den Figuren 2C und 2D; schematische Darstellungen eines Piezo-Biegeaktors; eine weitere vergrößerte Schnittdarstellung der Bildstabilisierungseinheiten des Fernglases gemäß den Figuren 2C und 2D; eine wiederum weitere vergrößerte Schnittdarstellung der Bildstabilisierungseinheiten des Fernglases gemäß den Figuren 2C und 2D; eine schematische Darstellung eines Blockschaltbilds von Steuer- und Messeinheiten; eine weitere schematische Darstellung des Blockschaltbilds von Steuer- und esseinheiten gemäß der Figur 6; sowie schematische Darstellungen von Anordnungen von Dämpfungseinrichtungen an einer Bildstabilisierungseinheit.
35 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 Beobachtung 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 51 A 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 11 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 einfallenden 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 4B (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 1 B 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 Teilsystems 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 erste Objektiv 14A, 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 Bildstabilisierungseinheit 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 8A 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 ange- ordnet. 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 vierte 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 opti- sehen Achse 10 angeordnet. Unter einem optisch neutralen Punkt wird derjenige Punkt auf der optischen Achse eines afokalen optischen Systems verstanden, an dem eine wegen ihrer Masseträgheit relativ zur Umgebung richtungsfeste, nicht angetriebene Bildstabilisierungseinheit (beispielsweise ein Prismenumkehrsystem) kardanisch aufgehängt angeordnet sein muss, damit das durch das afokale optische System beobachtete Bild eines Objekts in seiner Richtung automatisch stabilisiert wird. Dieser Punkt liegt in etwa in der Mitte zwischen dem Objektiv und dem Okular auf der optischen Achse. 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.
Die Figuren 3A - 3C zeigen schematische Darstellungen einer Antriebseinheit 24 in Form eines Piezo-Biegeaktors, wobei unter einem Aktor ein Stellelement verstanden wird, das eine Kraft oder eine Bewegung erzeugen kann. In der Literatur wird ein solches Stellelement oft auch als Aktuator bezeichnet. Die erste Antriebseinheit 24A, die zweite Antriebseinheit 24B, die dritte Antriebseinheit 24C und die vierte Antriebseinheit 24D sind beispielsweise identisch zu der Antriebseinheit 24 aufgebaut. Die Figur 3A zeigt eine schematische Darstellung der Antriebseinheit 24. Die
Antriebseinheit 24 weist eine erste Piezokeramik 25 und eine zweite Piezokeramik 26 auf, die aufeinander angeordnet sind. Über eine Spannungseinheit 27 kann sowohl die erste Piezokeramik 25 als auch die zweite Piezokeramik 26 mit einer Spannung versorgt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt wird an der ersten Piezokeramik 25 eine erste Spannung angelegt, und an der zweiten Piezokeramik 26 wird eine zweite Spannung angelegt. Die beiden vorgenannten Spannungen an der ersten Piezokeramik 25 und an der zweiten Piezokeramik 26 werden gegenpolig geschaltet, sodass beispielsweise zum einen sich die erste Piezokeramik 25 ausdehnt und zum anderen sich die zweite Piezokeramik 26 zusammenzieht. Hierdurch verbiegt sich die Gesamtanordnung der ersten Piezokeramik 25 und der zweiten Piezokeramik 26, wie in den Figuren 3B und 3C dargestellt. Diese
Bewegungen werden nun genutzt, um die erste Bildstabilisierungseinheit 16A oder die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B zu bewegen, wie nachfolgend näher erläutert wird. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die beschriebene Antriebseinheit 24 in Form eines Piezo-Biegeaktors eingeschränkt ist. Vielmehr können jegliche Arten von Antriebseinheiten verwendet werden, die für die
Durchführung einer Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A oder der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B geeignet sind. Hierunter fallen auch
Antriebseinheiten, die nicht auf Basis der Piezo-Technik arbeiten. Weitere geeignete Antriebseinheiten auf Basis der Piezo-Technik sind beispielsweise ein Piezo- Linearaktor, ein Piezo-Wanderwellenaktor oder ein Ultraschallmotor. Piezo- Aktoren sind besonders gut geeignet, da sie über eine große Selbsthemmung verfügen, sodass auf eine zusätzliche Arretierung der ersten Bildstabilisierungs- einheit 16A oder der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B verzichtet werden kann. Ferner ist ihr Stromverbrauch sehr gering, sodass die Lebensdauer von Batterien, die zur Spannungsversorgung verwendet werden, größer ist.
Es ist vorgesehen, dass die Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A oder der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B und somit auch die Position der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A oder der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B mit mindestens einem Bewegungsdetektor überwacht werden. Beispielsweise sind ein erster Bewegungsdetektor für eine Bewegung relativ zur ersten Achse 18A und ein zweiter Bewegungsdetektor für eine Bewegung relativ zur zweiten Achse 19A vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ sind ein dritter Bewegungsdetektor für eine Bewegung relativ zur dritten Achse 18B und ein vierter Bewegungsdetektor für eine Bewegung relativ zur vierten Achse 19B vorgesehen.
Beispielsweise wird als Bewegungsdetektor ein Hallsensor verwendet. Die
Erfindung ist aber auf diese Art von Bewegungsdetektoren nicht eingeschränkt. Vielmehr kann jede geeignete Art von Bewegungsdetektor und auch jede geeignete Anzahl von Bewegungsdetektoren verwendet werden. Der vorgenannte Bewe- gungsdetektor dient der Verbesserung der Qualität der Bildstabilisierung. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung auf die Verwendung eines derartigen Bewegungsdetektors nicht eingeschränkt ist. Die Darstellung der Figur 4A beruht auf der Figur 2E. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf identische Einheiten. Die Darstellung der Figur 4B zeigt dieselbe Ansicht wie die Figur 4A, jedoch für die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B. Bei dem in Figur 4A dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der ersten äußeren Aufhängung 61 A eine erste Dämpfungseinheit 100A angeordnet. Die erste Dämpfungseinheit 100A wirkt mit einer zweiten Dämpfungseinheit 100B zusammen, welche an dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet ist. Die erste
Dämpfungseinheit 100A und die zweite Dämpfungseinheit 100B bilden eine erste Dämpfungseinrichtung. Wie in Figur 4B dargestellt, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass an der zweiten äußeren Aufhängung 61 B eine dritte Dämpfungsein- heit 101 A angeordnet ist. Die dritte Dämpfungseinheit 101A wirkt mit einer vierten Dämpfungseinheit 101 B zusammen, welche an dem dritten Gehäuseteil 3 angeordnet ist. Die dritte Dämpfungseinheit 101 A und die vierte Dämpfungseinheit 101 B bilden eine zweite Dämpfungseinrichtung. Die Darstellungen der Figuren 5A und 5B beruhen auf den Figuren 4A und 4B. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf identische Einheiten. Im Unterschied zu der Ausführungsform der Figuren 4A und 4B sind bei der Ausführungsform der Figuren SA und 5B die Dämpfungseinrichtungen nicht an dem ersten Gehäuseteil 2 und nicht an dem zweiten Gehäuseteil 3 angeordnet. Bei dem in Figur SA dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der ersten äußeren Aufhängung 61A die erste Dämpfungseinheit 100A angeordnet. Die erste Dämpfungseinheit 100A wirkt mit der zweiten Dämpfungseinheit 100B zusammen, welche an der ersten inneren Aufhängung 62A angeordnet ist. Die erste Dämpfungseinheit 100A und die zweite Dämpfungseinheit 100B bilden die erste Dämpfungseinrichtung. Wie in Figur 5B dargestellt, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass an der zweiten äußeren Aufhängung 61 B die dritte Dämpfungseinheit 101A angeordnet ist. Die dritte Dämpfungseinheit 101A wirkt mit der vierten Dämpfungseinheit 101 B zusammen, welche an der zweiten inneren Aufhängung 62B angeordnet ist. Die dritte Dämpfungseinheit 101A und die vierte Dämpfungseinheit 101 B bilden die zweite
Dämpfungseinrichtung. Die Anordnung der ersten Dämpfungseinrichtung an der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A und die Anordnung der zweiten Dämpfungseinrichtung an der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B sorgen für eine Dämpfung der Bewegungen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A und der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B in der Bildstabilisierungsposition, so dass die oben genannten Effekte erzielt werden.
Weiter unten werden Ausführungsformen der ersten Dämpfungseinrichtung und der zweiten Dämpfungseinrichtung erläutert. Es wird aber bereits jetzt explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung der hier genannten Beispiele als Dämpfungseinrichtung eingeschränkt ist. Vielmehr ist bei der Erfindung jede geeignete Dämpfungseinrichtung einsetzbar. Beispielsweise sind die Dämpfungseinrichtungen als Fluid-Dämpfungseinrichtung und/oder als elektromagnetische Dämpfungseinrichtung ausgebildet. Bei einer weiteren
Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Dämpfungseinrichtungen mindestens zwei Reibeelemente umfassen. Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen , dass die Dämpfungseinrichtungen mindestens ein elastisches Element aus Gummi umfassen.
Die Figur 6 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform von Steuer- und Messeinheiten des Fernglases 1 , welches mit der ersten Dämpfungseinrichtung und der zweiten Dämpfungseinrichtung ausgestattet ist. Die in Figur 6 dargestellte
Ausführungsform weist zwei Kontrolleinheiten auf, nämlich eine erste Kontrolleinheit 37A und eine zweite Kontrolleinheit 37B. Die erste Kontrolleinheit 37A ist mit einem 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 Kontrolleinheit 37A ist beispielsweise in dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet. Die zweite Kontrolleinheit 37B ist mit einem zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39, mit der zweiten Karda nik 60B der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B, mit der dritten Antriebseinheit 24C und mit der vierten Antriebseinheit 24D verbunden. Die zweite
Kontrolleinheit 37B ist beispielsweise in dem zweiten Gehäuseteil 3 angeordnet. Ein Knickbrückensensor 40 ist sowohl mit der ersten Kontrolleinheit 37A als auch mit der zweiten Kontrolleinheit 37B verbunden. Darüber hinaus ist der erste Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38 mit der zweiten Kontrolleinheit 37B verbunden. Ferner ist der zweite Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39 mit der ersten Kontrolleinheit 37A verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet demnach jeweils eine separate 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.
Wie aus der Figur 6 auch ersichtlich ist, weist das hier dargestellte Ausführungs- beispiel eine Spannungsversorgungseinheit 63 auf, die mit der ersten Antriebseinheit 24A, mit der zweiten Antriebseinheit 24B, mit der dritten Antriebseinheit 24C und mit der vierten Antriebseinheit 24D zur Versorgung der vorgenannten Antriebseinheiten mit Spannung verbunden ist. Die Spannungsversorgungseinheit 63 ist beispielsweise als (wiederaufladbare) Batterie ausgebildet, deren noch vorhan- dene Spannung mit einer Spannungsmesseinheit 64 gemessen wird. Die Spannungsmesseinheit 64 ist sowohl mit der ersten Kontrolleinheit 37A als auch mit der zweiten Kontrolleinheit 37B 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 des Augenabstandes 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 sogenannten Knickbrückenwinkel 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 Knickbrückenwinkel α zu bestimmen, was nachfolgend erläutert wird. Beispielsweise kann der Knickbrückenwinkel 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 Knickbrückenwinkel α beispielsweise 145° beträgt. Dann ist der tatsächliche Knickbrü- ckenwinkel α hinsichtlich der ersten Achse 18A und der dritten Achse 18B die Differenz der beiden gemessenen Knickbrückenwinkel, also 30°. Der auf diese oder ähnliche Weise ermittelte Knickbrückenwinkel 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 Winkelgeschwin- digkeitssignalen werden in der ersten Kontrolleinheit 37A und in der zweiten
Kontrolleinheit 37B Drehwinkel um die Drehachsen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A (beispielsweise die erste Achse 18A und die zweite Achse 19A) sowie Drehwinkel um die Drehachsen der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B (beispielsweise die dritte Achse 18B und die vierte Achse 19B) ermittelt. Die auf diese Weise ermittelten Drehwinkel werden nun in erste Korrekturwinkel umgerechnet, um welche die erste Bildstabilisierungseinheit 16A gedreht werden muss, um im Raum positioniert zu werden. Ferner wird mit den Drehwinkeln ein zweiter Korrekturwinkel berechnet, um welche die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B gedreht werden muss, um im Raum positioniert zu werden. Ferner ist es bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, 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 Korrek- turwinkel 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 erhält man den entspre- chenden Korrekturwinkel. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Lage der Messachsen der beiden Winkelgeschwindigkeitsdetektoren 38 und 39 der Lage der ersten Achse 18A sowie der zweiten Achse 19A der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A entspricht. Mittels des ermittelten Knickbrückenwinkels α können dann die Drehwinkel der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A in Drehwinkel der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B transformiert werden.
Figur 7 zeigt ein weiteres Blockschaltbild, welches auf der Figur 6 beruht.
Gleiche Einheiten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 7 verdeutlicht den Zusammenhang der Winkelgeschwindigkeitsdetektoren 38 und 39, der ersten Kontrolleinheit 37A und der zweiten Kontrolleinheit 37B sowie der Antriebseinheiten 24A bis 24D.
Wie oben bereits genannt, ist die erste Kontrolleinheit 37A mit dem ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38 verbunden. Die erste Kontrolleinheit 37A weist eine erste Steuereinheit 98A auf. Die erste Steuereinheit 98A weist wiederum einen ersten Steuer-Tiefpassfilter 80A auf, der direkt mit dem ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38 verbunden ist. Ferner ist die erste Steuereinheit 98A mit einem ersten Analog-Digital-Wandler 81A versehen, welcher dem ersten Steuer- Tiefpassfilter 80A nachgeschaltet ist. Darüber hinaus weist die erste Steuereinheit 98A eine erste Integrationseinheit 82A auf, welche dem ersten Analog-Digital- Wandler 81 A nachgeschaltet ist. Die Art des ersten Steuer-Tiefpassfilters 80A ist beliebig wählbar. Bei einer besonderen Ausführungsform des Fernglases 1 ist es jedoch vorgesehen, eine Kombination aus einem elektrischen Tiefpassfilter, einem digitalen Tiefpassfilter und einem digitalen Shelving-Filter erster Ordnung zu verwenden, wobei die vorgenannten Filter in Reihe geschaltet sind. Bei dieser Kombination der Filter ist von Vorteil, dass eine Verzögerung des Eingangssignals der Kombination der vorgenannten Filter zum Ausgangssignal der Kombination der vorgenannten Filter von 45° erfolgt. Reine Tiefpassfilter weisen eine Verzögerung von 90° auf. Eine geringe Verzögerung ist von Vorteil, um eine Bildstabilisie- rung in„Echtzeit" zu erzielen. Bei der hier dargestellten Ausführungsform des Fernglases 1 ist es nun vorgesehen, die Art einer Verschwenkung (also eine ungewollte Verschwenkung oder eine gewollte Verschwenkung) zu erkennen und eine Bildstabilisierung auf Basis der erkannten und festgestellten Art der Verschwenkung vorzunehmen.
Hierzu wird zunächst mittels des ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 38 eine Winkelgeschwindigkeit aufgrund einer Bewegung des Fernglases 1 relativ zur beobachteten Umgebung detektiert. Der erste Winkelgeschwindigkeitsdetektor 38 liefert von der Bewegung abhängige Winkelgeschwindigkeitssignale. Das Winkel- geschwindigkeitssignal des ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 38 wird der ersten Kontrolleinheit 37A zugeführt. Genauer gesagt, wird das Winkelgeschwindigkeitssignal des ersten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 38 dem ersten Steuer- Tiefpassfilter 80A zugeführt. Der erste Steuer-Tiefpassfilter 80A stellt sicher, dass niedrige Frequenzen ungehindert den ersten Steuer-Tiefpassfilter 80A passieren und der weiteren Signalverarbeitung zur Bildstabilisierung zugeführt werden können. Die hohen Frequenzen (beispielsweise über 20 Hz) werden durch den ersten Steuer- Tiefpassfilter 80A herausgefiltert. Sie tragen daher zur Bildstabilisierung nicht bei.
Das gefilterte Signal des ersten Steuer-Tiefpassfilters 80A wird über den ersten Analog-Digital-Wandler 81A an die erste Integrationseinheit 82A weitergeleitet. Das Ausgangssignal der ersten Integrationseinheit 82A ist durch die Gleichung 1 bestimmt, die nachfolgend wiedergegeben ist:
γ{Σ(^)) - Σ^) + α ) [Gleichung 1] wobei
a(t,) das Eingangssignal zu einem ersten Zeitpunkt ist,
Σ(ίι ) das Ausgangssignal zu dem ersten Zeitpunkt ti ist,
γ (Σ(1ι )) eine Funktion zur Steuerung einer zeitlichen Führung des
Ausgangssignals auf den Wert Null ist, die abhängig vom Ausgangssignal zum ersten Zeitpunkt ti ist, sowie Σ(ί2) das Ausgangssignal zu einem zweiten Zeitpunkt t2 ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Funktion γ beispielsweise wie folgt gegeben:
γ(Σ) = γ - y^signurri ) (Gleichung 2]
yt ist ein frei wählbarer Parameter, der bestimmt, wie schnell das Ausgangssignal der ersten Integrationseinheit 82A für kleine Amplituden der Verschwenkungen wieder auf Null abfällt. Bei Wahl eines kleinen Parameters γτ (beispielsweise 0,1 ) werden nur im Signal verbliebene höhere Frequenzen für die Bildstabilisierung herangezogen. Wenn der Parameter γι nahe 1 liegt, dann werden im Grunde alle im Signal verbliebenen Frequenzen für die Bildstabilisierung herangezogen.
γ2 ist ebenfalls ein frei wählbarer Parameter, der bestimmt, wie stark der Einfluss der Amplitude der Verschwenkung des Fernglases 1 ist. Bei kleinen Werten von γ2 (beispielsweise 0, 1 ) werden bei großen Amplituden noch im Signal verbliebene höhere Frequenzen für die Bildstabilisierung herangezogen. Wenn der Parameter y2 groß ist (beispielsweise 0,9), dann erfolgt dies bereits bei kleinen Amplituden.
Für die Funktion Signum in der Gleichung 2 gilt: signum(x) = 1 für x größer oder gleich 0 und signum(x) = -1 für x kleiner als 0.
Das Ausgangssignal der ersten Integrationseinheit 82A wird nun an eine erste Subtraktionseinheit 95A weitergegeben. Die erste Subtraktionseinheit 95A ist darüber hinaus mit einem ersten Hallsensor 94A verbunden. Eine erste Filtereinheit 96A ist zwischen der ersten Subtraktionseinheit 95A und einer ersten Regel- einheit 97A geschaltet. Die erste Regeleinheit 97 A ist mit der ersten Antriebseinheit 24A und der zweiten Antriebseinheit 24B verbunden. Die beiden Antriebsein- heiten 24A und 24B sind wiederum mit der ersten Kardanik 60 A verbunden. Eine Signalleitung verbindet die erste Kardanik 60A mit dem ersten Hallsensor 94A.
Ebenfalls wurde bereits weiter oben genannt, dass die zweite Kontrolleinheit 37B mit dem zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39 verbunden ist. Die zweite Kontrolleinheit 37B weist eine zweite Steuereinheit 98B auf. Die zweite Steuereinheit 98B weist wiederum einen zweiten Steuer-Tiefpassfilter 80B auf, der direkt mit dem zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39 verbunden ist. Ferner weist die zweite Steuereinheit 98B einen zweiten Analog-Digital-Wandler 81 B auf, welcher dem zweiten Steuer-Tiefpassfilter 80B nachgeschaltet ist. Darüber hinaus weist die zweite Steuereinheit 98B eine zweite Integrationseinheit 82 B auf, welche dem zweiten Analog-Digital-Wandler 81 B nachgeschaltet ist. Die Art des zweiten Tiefpassfilters 80B ist beliebig wählbar. Bei einer besonderen Ausführungsform des Fernglases 1 ist es jedoch auch hier vorgesehen, eine Kombination aus einem elektrischen Tiefpassfilter, einem digitalen Tiefpassfilter und einem digitalen Shelving-Filter erster Ordnung zu verwenden, wobei die vorgenannten Filter in Reihe geschaltet sind.
Mittels des zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 39 wird eine Winkelge- schwindigkeit aufgrund einer Bewegung des Fernglases 1 relativ zur beobachteten Umgebung detektiert. Der zweite Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39 liefert von der Bewegung abhängige Winkelgeschwindigkeitssignale. Das Winkelgeschwindigkeitssignal des zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 39 wird der zweiten Kontrolleinheit 37B zugeführt. Genauer gesagt, wird das Winkelgeschwindigkeits- Signal des zweiten Winkelgeschwindigkeitsdetektors 39 dem zweiten Steuer- Tiefpassfilter 80B zugeführt.
Der zweite Steuer-Tiefpassfilter 80B stellt sicher, dass niedrige Frequenzen ungehindert den zweiten Steuer-Tief passfilter 80B passieren und der weiteren Signalverarbeitung zur Bildstabilisierung zugeführt werden können. Das gefilterte Signal des zweiten Steuer-Tiefpassfilters 80B wird über den zweiten Analog- Digital-Wandler 81 B an die zweite Integrationseinheit 82B weitergeleitet. Das Ausgangssignal der zweiten Integrationseinheit 82B ist ebenfalls durch die Gleichung 1 bestimmt. Es wird auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen. Das Ausgangssignal der zweiten Integrationseinheit 82 B wird nun an eine zweite Subtraktionseinheit 95B weitergegeben. Die zweite Subtraktionseinheit 95B ist darüber hinaus mit einem zweiten Hallsensor 94B verbunden. Eine zweite Filtereinheit 96B ist zwischen der zweiten Subtraktionseinheit 95B und einer zweiten Regeleinheit 97B geschaltet. Die zweite Regeleinheit 97B ist mit der dritten Antriebseinheit 24C und der vierten Antriebseinheit 24D verbunden. Die beiden Antriebseinheiten 24C und 24D sind wiederum mit der zweiten Kardanik 60B verbunden. Eine Signalleitung verbindet die zweite Kardanik 60B mit dem zweiten Hallsensor 94B.
Bei dem Femglas 1 wird nun ein erstes Steuersignal der ersten Integrationseinheit 82A der ersten Subtraktionseinheit 95A zugeführt. Ferner wird ein erstes Positionssignal des ersten Hallsensors 94A der ersten Subtraktionseinheit 95A zugeführt. Ein erstes Subtraktionssignal wird nun aus der Subtraktion des ersten Steuersignals und des ersten Positionssignals erzeugt. Das erste Subtraktionssignal wird der ersten Filtereinheit 96A zugeführt. Die erste Filtereinheit 96A erzeugt ein erstes Filtersignal. Das erste Filtersignal wird nun der ersten Regeleinheit 97A zugeführt, welches ein erstes Positioniersignal erzeugt. Das erste Positioniersignal wird nun der ersten Antriebseinheit 24A und der zweiten Antriebseinheit 24B zum Bewegen der ersten Kardanik 60A zugeführt.
Ferner wird bei dem Fernglas 1 nun ein zweites Steuersignal der zweiten Integrationseinheit 82B der zweiten Subtraktionseinheit 95B zugeführt. Ferner wird ein zweites Positionssignal des zweiten Hallsensors 94B der zweiten Subtraktionsein- heit 95B zugeführt. Ein zweites Subtraktionssignal wird nun aus der Subtraktion des zweiten Steuersignals und des zweiten Positionssignals erzeugt. Das zweite Subtraktionssignal wird der zweiten Filtereinheit 96B zugeführt. Die zweite
Filtereinheit 96B erzeugt ein zweites Filtersignal. Das zweite Filtersignal wird nun der zweiten Regeleinheit 97B zugeführt, welches ein zweites Positioniersignal erzeugt. Das zweite Positioniersignal wird nun der dritten Antriebseinheit 24C und der vierten Antriebseinheit 24D zum Bewegen der zweiten Kardanik 60B zugeführt.
Die erste Filtereinheit 96A und/oder die zweite Filtereinheit 96B ist/sind als Tiefpassfilter, als Hochpassfilter oder als Bandpassfilter ausgebildet. Beispiels- weise ist es vorgesehen, dass die erste Filtereinheit 96A und/oder zweite Filtereinheit 96B als Hochpassfilter zur Herausfilterung von Signalen mit Frequenzen unter 2 Hz ausgebildet ist/sind. Demnach passieren nur Signale mit einer Frequenz über 2 Hz den Hochpassfilter. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Filtereinheit 96A und/oder die zweite Filtereinheit 96B als Tiefpassfilter zur Herausfilterung von Signalen mit Frequenzen über 20 Hz ausgebildet ist/sind. Demnach passieren nur Signale mit einer Frequenz unter 20 Hz den Tiefpassfilter. Wiederum alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Filtereinheit 96A und/oder die zweite Filtereinheit 96B als Bandpassfilter zur Herausfilterung von Signalen mit Frequenzen über 20 Hz und unter 2 Hz ausgebildet ist/sind. Demnach passieren nur Signale in der Bandbreite zwischen 2 Hz und 20 Hz den Bandpassfilter.
Die erste Regeleinheit 97A und/oder die zweite Regeleinheit 97B sind als PID- Regeleinheit ausgebildet. Es kann aber auch jegliche andere geeignete Regeleinheit verwendet werden.
Die Figuren 8 zeigen schematische Darstellungen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A mit der ersten Dämpfungseinrichtung. Die zweite Bildstabilisierungs- einheit 16B mit der zweiten Dämpfungseinrichtung kann denselben Aufbau aufweisen. Das nachfolgend Erläuterte gilt daher auch für die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B mit der zweiten Dämpfungseinrichtung.
Figur 8A zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung. An der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A ist ein Halter 200 angeordnet, an den sich eine erste Dämpfungseinrichtung in Form eines Gummielements 201 anschließt. An das Gummielement 201 schließt sich wiederum ein Laufelement 202 an. Somit ist das Gummielement 201 zwischen dem Laufelement 202 und dem Halter 200 angeordnet. Das Laufelement 202 ist an einer Gewindestange 203 angeordnet. Die Gewindestange 203 weist zwei Enden auf. Ein erstes Ende der Gewindestange 203 ist in einem Lager 204 angeordnet. Ein zweites Ende der Gewindestange 203 ist an der Antriebseinheit 24 angeordnet. Die Antriebseinheit 24 und das Lager 204 sind an dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet. Eine
Verstellkraft wird von der Antriebseinheit 24 über die Gewindestange 203, das Laufelement 202, das Gummielement 201 und den Halter 200 auf die erste Bildstabilisierungseinheit 16A übertragen.
Figur 8B zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung. An dem ersten Gehäuseteil 2 ist eine erste Dämpfungseinheit in Form einer Magnetspule 205 angeordnet. Die Magnetspule 205 wirkt mit einer zweiten Dämpfungseinheit in Form eines ersten Magneten 206 zusammen, welcher an der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A angeordnet ist. Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine weitere Dämpfungseinheit in Form eines zweiten Magneten 207 an der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A angeordnet. Der zweite Magnet 207 wirkt mit einer wiederum weiteren Dämpfungseinheit in Form eines Kupferblechs 208 zusammen.
Figur 8C zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung. An dem ersten Gehäuseteil 2 ist wiederum eine erste Dämpfungseinheit in Form einer Magnetspule 205 angeordnet. Die Magnetspule 205 wirkt mit einer zweiten Dämpfungseinheit in Form eines ersten Magneten 206 zusammen, welcher an der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A angeordnet ist. Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine weitere Dämpfungseinheit in Form eines ersten Reibeelements 209 an der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A angeordnet. Das erste Reibeelement 209 wirkt mit einem zweiten Reibeelement 210 zusammen, welches in einer Führung 212 angeordnet ist. Die Führung 212 ist an dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet. Zwischen dem ersten Gehäuseteil 2 und dem zweiten Reibeelement 210 ist ein Federelement 21 1 in der Führung 212 angeordnet. Das erste Reibe- element 209 und das zweite Reibeelement 210 werden zur Dämpfung der Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A von dem Federelement 21 1 gegeneinander gedrückt.
Figur 8D zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung. An dem ersten Gehäuseteil 2 ist wiederum eine erste Dämpfungseinheit in Form einer Magnetspule 205 angeordnet. Die Magnetspule 205 wirkt mit einer zweiten Dämpfungseinheit in Form eines ersten Magneten 206 zusammen, welcher an der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A angeordnet ist. Ferner ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine weitere Dämpfungseinheit in Form einer Fluid- Dämpfungseinheit 213 vorgesehen. Die Fluid-Dämpfungseinheit 21 3 ist zwischen einem ersten Lager 214 und einem zweiten Lager 215 angeordnet, wobei das erste Lager 214 an der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A angeordnet ist und wobei das zweite Lager 215 an dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet ist. Hin- sichtlich der Funktionsweise der Fluid-Dämpfungseinheit 213 wird auf weiter oben verwiesen.
Figur 8E zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung. Bei dieser Ausführungsform sind wiederum Reibeelemente zur Dämpfung der Bewe- gung der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A vorgesehen, wobei hier sowohl die Rotationsbewegung um die erste Achse 18A als auch die Rotationsbewegung um die zweite Achse 19A gedämpft werden. An der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A ist das erste Reibeelement 209 angeordnet, das mit dem zweiten Reibeelement 210 zusammenwirkt. Zwischen dem zweiten Reibeelement 21 0 und dem Halter 200 ist ein Gummielement 201 angeordnet. Der Halter 200 ist wiederum an dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet. Das Gummielement 201 drückt das erste Reibeelement 209 und dass zweite Reibelement 210 zur Dämpfung der Rotationsbewegungen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A zusammen. Die beiden Reibeelemente 209 und 2 0 weisen jeweils eine sphärische Oberfläche auf, die zusammenwirken.
Figur 8F zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung. Bei dieser Ausführungsform ist das Kupferblech 208 an der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A angeordnet, das mit dem zweiten Magneten 207 zusammenwirkt. Der zweite Magnet 207 ist beispielsweise an dem ersten Gehäuseteil 2 angeordnet.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Bezugszeichenliste
I 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
I zweite optische Achse
12 erstes optisches Teilsystem
3 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 erste Piezokeramik
26 zweite Piezokeramik
27 Spannungseinheit
37A erste Kontrolleinheit
37B zweite Kontrolleinheit
38 erster Winkelgeschwindigkeitsdetektor 39 zweiter Winkelgeschwindigkeitsdetektor
40 Knickbrückensensor
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
61 A erste äußere Aufhängung
61 B zweite äußere Aufhängung
62A erste innere Aufhängung
62B zweite innere Aufhängung
63 Spannungsversorgungseinheit
64 Spannungsmesseinheit
71 Klemmhalter
72 erste Schamierteilachse
73 zweite Scharnierteilachse
74 Gelenkachse 80A erster Steuer-Tiefpassfilter
80B zweiter Steuer-Tiefpassfilter
81A erster Analog-Digital-Wandler
81 B zweiter Analog-Digital-Wandler 82A erste Integrationseinheit
82B zweite Integrationseinheit
94A erster Hallsensor
94B zweiter Hallsensor
95A erste Subtraktionseinheit
95B zweite Subtraktationseinheit
96A erste Filtereinheit
96B zweite Filtereinheit
97A erste Regeleinheit
97B zweite Regeleinheit
98A erste Steuereinheit
98B zweite Steuereinheit
100A erste Dämpfungseinheit 100B zweite Dämpfungseinheit
101A dritte Dämpfungseinheit
101 B vierte Dämpfungseinheit
200 Halter
201 Gummielement
202 Laufelement
203 Gewindestange
204 Lager
205 Magnetspule
206 erster Magnet
207 zweiter Magnet
208 Kupferblech
209 erstes Reibeelement
210 zweites Reibeelement
211 Federelement
212 Führung 213 Fluid-Dämpfungseinheit
214 erstes Lager
215 zweites Lager
O Objekt

Claims

Patentansprüche
1 . Optisches System (1 ) zur Abbildung eines Objekts (O), mit
- mindestens einem ersten Objektiv (14A),
- mindestens einer ersten Bildstabilisierungseinheit (16A),
- mindestens einer ersten Bildebene (23A), wobei von dem ersten Objektiv (14A) in Richtung der ersten Bildebene (23A) gesehen zu- nächst das erste Objektiv (14A), dann die erste Bildstabilisierungseinheit (16A) und dann die erste Bildebene (23A) entlang einer ersten optischen Achse (10) angeordnet sind, wobei das erste Objektiv (14A), die erste Bildstabilisierungseinheit (16A) und die erste Bildebene (23A) in einem ersten Gehäuse (2) angeordnet sind, und mit - mindestens einer ersten Antriebseinheit (24A), die an der ersten
Bildstabilisierungseinheit (16A) angeordnet und zur Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) mindestens eine erste Dämpfungseinrichtung (100A, 100B) zur Dämpfung von Schwingungen der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) in einer Bildstabilisierungsposition angeordnet ist.
2. Optisches System (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dämpfungseinrichtung ( 100A, 100B) an dem ersten Gehäuse (2) angeordnet ist.
3. Optisches System (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Bildstabilisierungseinheit (16A) eine erste Kardanik (60A) umfasst,
- die erste Kardanik (60A) eine erste äußere Aufhängung (61 A) und eine erste innere Aufhängung (62A) umfasst, und dass - die erste Dämpfungseinrichtung (100A, 10 Β) an der ersten äußeren
Aufhängung (61A) und/oder der ersten inneren Aufhängung (62A) angeordnet ist.
Optisches System (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (1 ) mindestens eines der nachfolgenden Merkmale aufweist:
- die erste Dämpfungseinrichtung (100A, 100B) ist als Fluid- Dämpfungseinrichtung ausgebildet;
- die erste Dämpfungseinrichtung (100A, 100B) ist als elektromagnetische Dämpfungseinrichtung ausgebildet;
- die erste Dämpfungseinrichtung (100A, 100B) umfasst mindestens zwei Reibeelemente; oder
- die erste Dämpfungseinrichtung (100A, 100B) umfasst mindestens ein elastisches Element.
5. Optisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
das optische System (1 ) mindestens eine erste Steuereinheit (98A) zur Ansteuerung der ersten Antriebseinheit (24A) aufweist, und/oder dass
das optische System (1 ) mindestens einen ersten Positionsdetektor (94A) zur Detektion einer Position der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) aufweist. Optisches System (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (1) mindestens eine zweite Antriebseinheit (24B) aufweist, die an der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) angeordnet und zur Bewegung der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) vorgesehen ist.
Optisches System (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (1 ) die folgenden Merkmale aufweist:
- mindestens ein zweites Objektiv (14B),
- mindestens eine zweite Btldstabilisierungseinheit (16B),
- mindestens eine zweite Bildebene (23B), wobei von dem zweiten Objektiv (14B) in Richtung der zweiten Bildebene (23B) gesehen zunächst das zweite Objektiv (14B), dann die zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) und dann die zweite Bildebene (23B) entlang einer zweiten optischen Achse (1 1 ) angeordnet sind, wobei das zweite Objektiv (14B), die zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) und die zweite Bildebene (23B) in einem zweiten Gehäuse (3) angeordnet sind,
- mindestens einer dritten Antriebseinheit (24C), die an der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) angeordnet und zur Bewegung der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) vorgesehen ist, und
- mindestens einer an der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) angeordneten zweiten Dämpfungseinrichtung (101A, 101 B) zur Dämpfung von Schwingungen der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) in einer Bildstabilisierungsposition.
Optisches System (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dämpfungseinrichtung (101A, 101 B) an dem zweiten Gehäuse (3) angeordnet ist.
9. Optisches System (1 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- die zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) eine zweite Kardanik
(60B) umfasst,
- dass die zweite Kardanik (60B) eine zweite äußere Aufhängung
(61 B) und eine zweite innere Aufhängung (62B) umfasst, und dass
- die zweite Dämpfungseinrichtung (101A, 101 B) an der zweiten äußeren Aufhängung (61 B) und/oder der zweiten inneren Aufhängung (62B) angeordnet ist.
10. Optisches System (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (1 ) mindestens eines der nachfolgenden Merkmale aufweist:
- die zweite Dämpfungseinrichtung (101 A, 101 B) ist als Fluid- Dämpfungseinrichtung ausgebildet;
- die zweite Dämpfungseinrichtung (101A, 01 B) ist als elektromagnetische Dämpfungseinrichtung ausgebildet;
- die zweite Dämpfungseinrichtung (101 A, 101 B) umfasst mindestens zwei Reibeelemente; oder
- die zweite Dämpfungseinrichtung (101A, 101B) umfasst mindestens ein elastisches Element.
1 . Optisches System (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
- das optische System (1 ) mindestens eine zweite Steuereinheit (98B) zur Ansteuerung der zweiten Antriebseinheit (24B) aufweist, und/oder dass - das optische System (1 ) mindestens einen zweiten Positionsdetektor (94B) zur Detektion einer Position der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) aufweist.
12. Optisches System (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (1 ) mindestens eine vierte Antriebseinheit (24D) aufweist, die an der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) angeordnet und zur Bewegung der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) vorgesehen ist.
13. Optisches System (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, aber stets in Verbindung mit Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass
- 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 dass
- die Knickbrücke (4) ein an dem zweiten Gehäuse (3) angeordnetes zweites Scharnierteil (6) aufweist.
14. Optisches System (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem optischen System (1) mindestens ein erster Bewegungsdetektor (38) zur Detektion einer Bewegung des optischen Systems (1 ) angeordnet ist.
15. Optisches System (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem optischen System (1 ) mindestens ein zweiter Bewegungsdetektor (39) zur Detektion einer Bewegung des optischen Systems (1 ) angeordnet ist.
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