WO2014108428A2 - Verfahren zum justieren der position eines bildes und zum betrieb eines optischen systems - Google Patents

Verfahren zum justieren der position eines bildes und zum betrieb eines optischen systems Download PDF

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WO2014108428A2
WO2014108428A2 PCT/EP2014/050202 EP2014050202W WO2014108428A2 WO 2014108428 A2 WO2014108428 A2 WO 2014108428A2 EP 2014050202 W EP2014050202 W EP 2014050202W WO 2014108428 A2 WO2014108428 A2 WO 2014108428A2
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stabilizing
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Christian Bach
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Carl Zeiss Sports Optics Gmbh
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    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • 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 a method for adjusting the position of an image in an optical system and for operating the optical system.
  • 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.
  • the invention also relates to a method for adjusting at least one optical axis of an optical system, in particular of a binocular system.
  • the above-mentioned optical system is used, for example, in a telescope or a pair of binoculars.
  • the image captured by the telescope or the binoculars by an observer is often perceived as shaky, since jitter or rotation of the user's hands, as well as movements of the ground, in turn cause movements of the optical system relative to the environment.
  • Known solutions use stabilizers to stabilize the image by means of a mechanical device and / or an electronic device.
  • an optical system in the form of a telescope which has a lens, an image stabilization unit in the form of a prism reversing system and an eyepiece.
  • the prism reversing system is gimballed in a housing of the telescope. 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 centered between a Main image-side plane of the lens and an object-side main plane of the eyepiece arranged.
  • 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.
  • 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.
  • optical systems which are binocular are also known from the prior art.
  • optical systems in the form of binoculars are known, which have two housings in the form of two tubes. In a first tube, a first imaging unit is arranged, which has a first optical axis.
  • a second imaging unit In a second tube, a second imaging unit is arranged, which has a second optical axis.
  • optical axis is used very differently in the art.
  • a straight line passing through the centers of curvature of the two surfaces of the single lens is the optical axis.
  • an axis which passes through all the centers of curvature of all surfaces of the optical units is the optical axis. It can have one or more kinks due to reflections in accordance with the law of reflection (angle of incidence is equal to the angle of reflection).
  • an optical axis through a prism system can have an offset between the part of the optical axis in front of the prism system and the part of the optical axis after the prism system.
  • the optical axis according to the definition understood in this application that axis through the entire optical system on which a single light beam (ie no beam) exits undistracted after entering the optical system , The direction of entry accordingly corresponds to the exit direction. This But does not mean that the light beam runs on a straight line. Rather, between the entry into the optical system and the exit from the optical system, an offset of the optical axis (ie, a parallel shift of the optical axis) caused by tolerances of the optical system.
  • the optical axis can be offset. It is only essential that the direction of the exiting light beam corresponds to the direction of the incoming light beam (possibly less a deliberate bend of, for example, 45 ° or 90 °, as is especially provided in binoculars with an oblique view.) Here there is a deliberately desired angle between the incoming light beam and the exiting light beam). Furthermore, the optical axis can be bent by reflections in accordance with the law of reflection (angle of incidence is equal to the angle of reflection). In paraxial optical systems (that is to say in optical systems without aberrations), a bundle of light beams arranged parallel to one another fulfills the aforementioned requirement. In this case, as the light beam used for determining the optical axis, one selects that light beam from the bundle of light beams arranged in parallel with the least offset between entry into the optical system and exit from the optical system.
  • the first optical axis and the second optical axis are often not aligned exactly parallel to each other. This can lead to a relative shift of the images perceived by a user, which are generated on the one hand with the first imaging unit and on the other hand with the second imaging unit of an object. A user using such binoculars may then see a shifted double image of the viewed object. In order to avoid this, the light rays incident in the optical system and oriented parallel to one another should also emerge from the optical system oriented parallel to one another again. The emerging light rays should therefore be aligned.
  • adjusting methods are known from the prior art.
  • a first optical element in the first imaging unit to be arranged, which can be moved transversely to the first optical axis or tilted relative to the first optical axis.
  • at least one second optical element is arranged in the second imaging unit, which can be displaced transversely to the second optical axis or tilted relative to the 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. If the two housings are pivoted relative to one another about the bending axis, the distance of the two housings from one another changes.
  • a first optical element is displaced transversely to the first optical axis and / or tilted relative to the first optical axis.
  • a second optical element is displaced transversely to the second optical axis and / or tilted relative to the second optical axis.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method which makes it easy to assemble and adjust the light beams emerging from an optical system which are aligned parallel to one another in the optical system relative to one another or relative to a predetermined further axis.
  • this object is achieved by means of a method according to the features of claim 1.
  • Another inventive method is given by the features of claim 5.
  • Yet another inventive method is given by the features of claim 10.
  • a computer program product with a program code, which is designed to carry out the method, is given by the features of claim 11.
  • An optical system with such a computer program product is given by the features of claim 12. Further features of the invention will become apparent from the following description, the claims below and / or the accompanying drawings.
  • the method according to the invention is intended for adjusting the position of an image in an optical system.
  • the inventive Method for operating the optical system may be formed.
  • the optical system is designed, for example, as a binocular femtosecular or a binocular telescope. However, it is explicitly pointed out that the invention is not limited to such an optical system.
  • the optical system has at least one first imaging unit and at least one second imaging unit.
  • the first imaging unit has at least one first objective, at least one first image stabilization unit, at least one first eyepiece and a first optical axis.
  • the first imaging unit has a first focusing unit, which is arranged between the first objective and the first image stabilization unit.
  • the first optical axis here corresponds to the abovementioned definition of an axis which is formed by a light beam emerging from the first eyepiece in the same direction as the light beam entering the first objective.
  • the second imaging unit has at least one second objective, at least one second image stabilizing unit, at least one second eyepiece and a second optical axis.
  • the second imaging unit has a second focusing unit, which is arranged between the second objective and the second image stabilizing unit.
  • the second optical axis here corresponds to the abovementioned definition of an axis which is formed by a light beam emerging from the second eyepiece in the same direction as the light beam entering the second objective.
  • an object is imaged in an image plane (first image).
  • the object is imaged in the image plane (second image).
  • an image acquisition unit in particular a CMOS
  • the first image and the second image are therefore in the same image plane.
  • the light beams emerging from the first imaging unit and the second imaging unit are additionally or alternatively guided via a mirror and / or a divider cube to a decollimator lens, which focuses the light beams into the image plane.
  • the use of the decollator lens has the advantage that one becomes independent of the offset of the two optical axes, so that in the image plane basically only sees the direction of the emerging from the Dekoliimatorlinse light rays as a position in the image plane.
  • a first deviation in the direction of the first image on the image plane relative to a coordinate origin is determined. Furthermore, a second directional deviation of the second image on the image plane relative to this coordinate origin is determined.
  • a relative directional difference of the first image to the second image is determined.
  • the relative difference in direction basically corresponds to a direction vector whose magnitude and direction represent the relative position (distance and position) of the first image to the second image on the image plane.
  • the relative position can also be referred to as a relative arrangement.
  • the first image stabilization unit and the second image stabilization unit are used in the method according to the invention not only for image stabilization, but also for positioning and adjustment of the relative position of the first image to the second image.
  • the first image stabilization unit is now moved from a first starting position, in which the first image stabilization unit is located, into a first stabilization position.
  • the first starting position is, for example, a position of the first image stabilizing unit in which electric drive units of the first image stabilizing unit are de-energized.
  • the first stabilizing position is, for example, a position to which the first image stabilizing unit is brought to perform image stabilization.
  • the second image stabilization unit is moved from a second starting position, in which the second image stabilization unit is located, into a second stabilization position.
  • the second home position is, for example, a position of the second image stabilization unit in which electric drive units of the second image stabilization unit are de-energized.
  • the second stabilization position is, for example, a position to which the second image stabilization unit is brought to perform image stabilization.
  • the movement of the first image stabilization unit into the first stabilization position takes place, for example, by moving the first image stabilization unit transversely to the first optical axis and / or by tilting the first image stabilization unit. tion unit around the first optical axis.
  • the movements are made possible in the first image stabilization unit, for example by a first electrically driven drive unit, which drives the first image stabilization unit.
  • the movement of the second image stabilization unit into the second stabilization position takes place, for example, by moving the second image stabilization unit transversely to the second optical axis and / or by tilting the second image stabilization unit about the second optical axis.
  • the movements are made possible in the second image stabilization unit, for example by a second electrically driven drive unit which drives the second image stabilization unit.
  • Moving the first image stabilizing unit to the first stabilizing position and moving the second image stabilizing unit to the second stabilizing position is performed such that the first image and the second image are shifted so as to be matched in the observed direction.
  • the user then practically sees a single picture. After the displacement, light rays which are incident parallel to one another in the optical system are in turn aligned parallel to one another after emerging from the optical system.
  • Image stabilization is performed by moving the first image stabilization unit about the first stabilization position and / or moving the second image stabilization unit about the second stabilization position.
  • moving the first image stabilization unit about the first stabilization position comprises skewing the first image stabilization unit by the first stabilization position and / or shifting the first image stabilization unit away from the first stabilization position in a direction perpendicular to the first optical axis.
  • moving the second image stabilization unit includes, for example, tilting the second image stabilization unit by the second stabilization position and / or shifting the second image stabilization unit away from the second stabilization position in a direction perpendicular to the second optical axis.
  • movements of the first image stabilization unit and the second image stabilization unit can fulfill two functions.
  • the movements of the first image stabilization unit and the second image stabilization unit can bring about image stabilization, so that, in particular, jitter movements are compensated.
  • the movements of the first image stabilization unit and the second image stabilization unit can be used to effect a shift of the relative position of the first image to the second image such that light rays incident parallel to one another in the optical system emerge after emerging the optical system are in turn aligned parallel to each other, in particular also parallel to the optical axis. Alignment can be performed according to predetermined criteria.
  • stabilization positions are selected for the first image stabilization unit and for the second image stabilization unit, which positions lie on a connecting straight line of the first image of the first imaging unit and of the second image of the second imaging unit in the image plane.
  • the distance of the first image and the second image in the image plane of the image acquisition unit is a measure of the angular deviation of the two light beam bundles that emerge from the first imaging unit and the second imaging unit.
  • the first image is then selected, for example, as a reference (coordinate origin). The origin of the coordinates is thus given by the first image.
  • the position of the second image relative to this coordinate origin is determined, the position being indicated in two directions (x direction and y direction).
  • the first stabilization position and the second stabilization position are stored.
  • the optical system has a memory unit. If now the first image stabilization unit from the first stabilization position and / or the second image stabilization unit is moved from the second stabilization position, moving the first image stabilization unit to the first stabilization position again and moving the second image stabilization unit to the second stabilization position again can always again, the light rays incident in parallel into the optical system are aligned parallel to one another on exiting the optical system, as already described above.
  • the first imaging unit has at least one first movable optical element.
  • the second imaging unit has at least one second movable optical element.
  • the first optical element is not part of the first image stabilization unit. In other words, the first optical element and the first image stabilizing unit are formed as different optical units.
  • the second optical element is not part of the second image stabilization unit. In other words, the second optical element and the second image stabilizing unit are formed as different optical units.
  • the first optical element of the first imaging unit is moved in such a way that the first image is arranged on the image plane and / or the second optical element is moved in such a way that the second image is arranged on the image plane.
  • the first image stabilization unit and the second image stabilization unit can then be returned to their original positions after alignment of the light rays exiting the optical system. In the initial positions, the first image and the second image in the observed direction are then already in agreement. They are practically on top of each other.
  • the optical axes have the same orientation.
  • the first imaging unit has at least one first housing and that the second imaging unit has at least one second housing.
  • the first housing is connected to the second housing via at least one 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 an articulation axis about which the first hinge part and the second hinge part are rotatably arranged.
  • a second directional deviation of the second image in the image plane relative to the bending axis is determined.
  • the bending axis angle is 0 °.
  • a relative directional difference of the first image to the second image is determined.
  • the relative difference in direction basically corresponds to a direction vector whose magnitude and direction reflect the relative position (distance and position) of the first image to the second image in the image plane.
  • the relative position can also be referred to as a relative arrangement.
  • the first image stabilizing unit is again moved from the first starting position to the first stabilizing position and / or the second image stabilizing unit is in turn moved from the second starting position to the second stabilizing position.
  • the movement of the first image stabilizing unit and the second image stabilizing unit is performed such that the first image and the second image are in agreement in the observed direction.
  • the image stabilization can then be performed by a user of the optical system, as already described above.
  • the invention also relates to another method for adjusting the position of an image in an optical system.
  • the method according to the invention can be designed in addition to the operation of the optical system.
  • the optical system is designed, for example, as explained above.
  • the optical system may be formed as follows.
  • the optical system has at least one first imaging unit and at least one second imaging unit.
  • the first imaging unit has at least a first objective and at least one first eyepiece.
  • the second imaging unit has at least one second objective and at least one second eyepiece.
  • the optical system is provided with at least one image stabilization unit, which is designed both for aligning both the optical axis of the first imaging unit and for aligning the optical axis of the second imaging unit.
  • the first imaging unit and the second imaging unit have a common image stabilization unit which is designed to be tiltable for alignment.
  • the image stabilization unit is moved to a first stabilization position. Furthermore, a mapping of an object takes place by means of the first imaging unit, wherein a first image is imaged in an image plane.
  • an image acquisition unit in particular a CMOS or a similar storage unit, is arranged in the image plane.
  • the object is imaged by means of the second imaging unit, wherein a second image is imaged in the image plane. Further, determining a first image quality of the first imaging unit and determining a second image quality of the second imaging unit, wherein the image stabilization unit is in the first stabilization position.
  • the image stabilization unit is then moved again to a second stabilization position.
  • the object is remapped by means of the first imaging unit, wherein the first image is imaged in the image plane. Furthermore, the object is remapped by means of the second imaging unit, the second image being imaged in the image plane. Furthermore, determining a third image quality of the first imaging unit and a Determining a fourth image quality of the second imaging unit, wherein the image stabilization unit is in the second stabilization position.
  • a first sum of the first image quality and the second image quality is determined.
  • a second sum of the third image quality and the fourth image quality is determined.
  • the higher sum of the two determined sums is then determined. Accordingly, it is also determined in which stabilization position of the image stabilization unit the higher sum of the image qualities arises. The stabilization position with the higher sum is selected. This stabilization position is then later used to perform image stabilization by moving the image stabilization unit about the selected stabilization position.
  • the movement takes place by tilting the image stabilization unit about the stabilization position and / or by moving the image stabilization unit along a direction perpendicular to the first optical axis of the first imaging unit and / or perpendicular to the second optical axis of the second imaging unit.
  • the first sum of image qualities which are essentially the same size, is determined. Additionally or alternatively, it is provided that the second sum of image qualities is determined, which are substantially the same size.
  • the stabilization unit In a further embodiment of the method according to the invention, it is provided to store the stabilization position with the higher sum of the image qualities in a memory unit (see above). When the image stabilization unit moves such that it is no longer in the first stabilization position or in the second stabilization position, the image stabilization unit is then moved again into the selected and stored stabilization position. In this respect it is always possible to set the stabilization position with the higher sum of the image qualities and to perform the image stabilization at this position.
  • At least one of the aforementioned image qualities is determined by means of a modulation transfer function. Additionally or alternatively, it is provided that the selection of at least one of the aforementioned image grades by means of a compensation calculation (fitting). Again in addition or as an alternative thereto, it is provided that the selection of at least one of the aforementioned image qualities takes place by means of an iterative calculation method. For example, it may be that the various determined image qualities are distributed in the form of a Gaussian bell curve around an optimal point, which can then be determined by means of a fitting calculation (fitting). The optimal point then corresponds to the vertex of the Gaussian function.
  • the stabilization positions are changed with a fixed step size and then the corresponding image quality is evaluated. As the image quality improves with each step, the step size and direction of the position change is maintained. If the rating deteriorates, the step size is reduced and the direction of the position change is inverted. At a sufficiently small step size, the process is terminated and then the optimal point for the stabilization is found.
  • the method can be applied to each of the two spatial directions, for example. This can for example be done sequentially or simultaneously. For example, the determination of the image quality takes place in a first spatial direction and then in a second spatial direction. These two steps are repeated until the maximum sum of the two image qualities has been determined.
  • the invention also relates to yet another method for adjusting the position of an image in an optical system. With regard to the possible design of the optical system is also referred to above.
  • the optical system can have at least one first imaging unit and at least one second imaging unit.
  • the first imaging unit is provided with at least one first housing, with at least one first objective, with at least one first image stabilization unit and with at least one first eyepiece.
  • the second imaging unit is provided with at least one second housing, with at least one second objective, with at least one second image stabilization unit and with at least one second eyepiece.
  • the first housing is connected to the second housing via at least one buckling bridge, wherein the buckling bridge a on the the first housing disposed first hinge part and wherein the buckling bridge has a second housing arranged on the second hinge part.
  • the buckling bridge has an articulation axis about which the first hinge part and the second hinge part are rotatably arranged.
  • a first bending angle is now set with the buckling bridge. Furthermore, the first image stabilization unit is moved to a first stabilization position. In addition, the second image stabilization unit is moved to a second stabilization position. Then an imaging of an object takes place by means of the first imaging unit and the second imaging unit, whereby a first image is imaged into an image plane by means of the first imaging unit and a second image is imaged into the image plane by means of the second imaging unit. In addition, a first image quality of the first imaging unit is determined, wherein the first image stabilization unit is in the first stabilization position. Furthermore, a second image quality of the second imaging unit is determined, wherein the second image stabilization unit is located in the second stabilization position.
  • the first image stabilization unit is moved again into a third stabilization position.
  • the second image stabilization unit is moved again to a fourth stabilization position.
  • the object is remapped by means of the first imaging unit and the second imaging unit, the first image being imaged into the image plane by means of the first imaging unit, and the second image being imaged into the image plane by the second imaging unit.
  • a determination is made of a third quality of the first imaging unit, wherein the first image stabilization unit is in the third stabilization position.
  • a determination of a fourth image quality of the second imaging unit takes place, wherein the second image stabilization unit is in the fourth stabilization position.
  • the method steps described above can be carried out by the manufacturer, for example. Further, for example, a user of the optical system may also perform image stabilization. In this case, the first image stabilization unit is guided to that stabilization position with the higher sum of the image qualities (ie either to the first stabilization position or to the third stabilization position). Furthermore, the second image stabilization unit is guided to the stabilization position (ie either to the second stabilization position or to the fourth stabilization position) with the higher sum of the image qualities. Subsequently, the image stabilization is carried out as already described above.
  • the invention also relates to a computer program product having a program code loadable in a control processor of an optical system and controlling the optical system in a down-load manner in the control processor such that a method with at least one of aforementioned features or a combination of at least two of the aforementioned features is performed.
  • the invention also relates to an optical system which has at least one of the features mentioned above and / or below or a combination of at least two of the above features and / or features mentioned below.
  • the optical system according to the invention has at least one first imaging unit and at least one second imaging unit.
  • the first imaging unit has at least one first objective, at least one first image stabilization unit and at least one first eyepiece.
  • the second imaging unit has at least one second objective, at least one second image stabilization unit and at least one second eyepiece.
  • the optical system has at least one control processor which is provided with a program code which has at least one of the aforementioned features or a combination of at least two of said features.
  • Fig. 1A 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
  • Fig. 2A is a third schematic representation of the binoculars after
  • 2B is a first sectional view of the binoculars along the line
  • 2C is a second sectional view of the binoculars along the
  • Fig. 2D is an enlarged sectional view of the image stabilizing unit of the binoculars shown in Figs. 2B and 2C;
  • 3A is a schematic representation of an adjusting device for the
  • 3B is a schematic representation of a sequence of a first
  • Fig. 4 is a schematic representation of a sequence of a second
  • Fig. 5 is a schematic representation of a sequence of a third
  • Fig. 6 is a schematic representation of a sequence of a fourth
  • Embodiment of the method according to the invention a schematic representation of another binoculars; a sectional view of the binoculars along the line AA of Figure 7A; a schematic representation of a sequence of a fifth embodiment of the method according to the invention, as well as schematic representations of second images in the tolerance range of a first image at different bending angles of a binoculars.
  • binocular binoculars 1 hereinafter referred to as binoculars only.
  • the invention is not limited to binoculars. Rather, the invention is suitable for any optical system, for example, for a telescope.
  • FIG. 1A shows a first schematic representation of the binoculars 1, which has a tube-shaped first housing 2 and a tubular second housing 3. Through the first housing 2, a first optical axis 10 runs.
  • the binoculars 1 is a non-centered optical system with
  • the first housing 2 is connected to the second housing 3 via a folding bridge 4.
  • the buckling bridge 4 has a first hinge part 5, which is integrally formed on the first housing 2. Furthermore, the buckling bridge 4 has a second hinge part 6, which is arranged on the second housing 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. Through the first receiving part 7, 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 2 and the second housing 3 can be adjusted to each other.
  • the first housing 2 and the second housing 3 it is possible to adjust the first housing 2 and the second housing 3 to the eye relief of a user, so that on the one hand, the first housing 2 is disposed on the one of the two eyes of the user and so that on the other hand, the second housing is arranged on the other of the two eyes of the user.
  • FIG. 1B shows a further illustration of the glass 1.
  • the first housing 2 has a first optical subsystem 12 (first imaging unit).
  • the first optical subsystem 12 is provided with a first objective 14A, with a first image stabilization 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 bi-directional stabilization unit 16A), so that a first optical axis 10 is formed in stages.
  • the first lens 14A in this embodiment consists of a first front unit 51A and a first focusing unit 52A.
  • Other embodiments of the first lens 14A provide a different number of individual lenses or lenslet putties.
  • either the first eyepiece 17A or the first focusing unit 52A may be displaced axially along the first optical axis 10.
  • the second housing 3 has a second optical subsystem 13 (second imaging unit).
  • 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 11 of the second optical subsystem 13 is displaced laterally somewhat due to the second image stabilization unit 16B (prism system), so that the second optical axis 11 is stepped.
  • 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 beam direction of the light beams incident into the optical subsystems 12, 13 is as follows: Object O - objective 14A, 14B - image stabilization unit (prism system) 16A, 16B - eyepiece 17A, 17B - eye 5A, 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 optical axes 10 and 11.
  • both the first objective 14A and the second objective 14B generate a real image, which is upside down relative to the object O under observation, in an image plane associated with the respective objective 14A, 14B.
  • the first prism system 16A (first image stabilization unit) associated with the first lens 14A and the second prism system 16B (second image stabilization unit) associated with the second lens 14B are used for image erection.
  • the upside-down image is repositioned and imaged in a new image plane, the first intermediate image plane 23A and the second intermediate image plane 23B, respectively.
  • the first prism system 16A (first image stabilization unit) and the second prism system 16B (second image stabilization unit) can be used as an Abbe-König prism system,
  • a first field stop sharply delimiting the field of view is arranged, for example.
  • a field field sharply delimiting the field of view may be arranged.
  • the first eyepiece 17A is used to image the image of the first intermediate image plane 23A at any distance, eg, at infinity or at a different distance.
  • the second eyepiece 17B is used to image the image of the second intermediate image plane 23B at an arbitrary distance, eg, at infinity or at a different distance.
  • the aperture stop of the first optical subsystem 12 or of the second optical subsystem 13 can be formed either by a socket of an optical element of the corresponding optical subsystem 12 or 13 or by a separate diaphragm. It can be imaged in the beam direction by the corresponding optical subsystem 12 or 3 into 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.
  • FIG. 2A shows a schematic representation of the first optical subsystem 12, which is arranged in the first housing 2.
  • the arranged in the second housing 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 stabilization unit 16A and the first eyepiece 17A are arranged 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. 2A shows a further schematic representation of the binoculars 1.
  • FIG. 2A is based on FIG. 1B.
  • FIGS. 2B and 2C The first gimbal 60A has a first outer suspension 61A which is arranged on the first housing 2 via a first axis 18A.
  • the first outer suspension 61A is rotatably disposed about the first axis 18A.
  • the first gimbal 60A has a first inner suspension 62A which is rotatably mounted on the first outer suspension 61A via a second axis 19A. Via a first drive unit 24A, the first inner suspension 62A is rotated about the second axis 19A. Further, a second drive unit 24 B is provided, by means of which the first outer suspension 61A is rotated about the first axis 18A.
  • Figure 2D shows the above in an enlarged view.
  • the first image stabilizing unit 16A is held on the first inner suspension 62A by means of clamp holders 71.
  • the second image stabilizing unit 16B is disposed on the second gimbals 60B.
  • the second gimbal 60B has a second outer suspension 61B disposed on the second housing 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
  • Suspension 62B is rotated about the fourth axis 19B. Further, a fourth drive unit 24D is provided, by means of which the second outer suspension 61 B is rotated about the third axis 18B.
  • the binoculars 1 is provided with a kink angle sensor 40 (see Figure 1B).
  • the use of the kink angle sensor 40 has the following background.
  • the relative position of the axes of rotation namely, on the one hand, 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
  • the bending angle 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 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 (cf. Figures 2B and 2C).
  • it is provided, for example, to determine the actual buckling bridge angle ⁇ by means of the buckling angle sensor 40, which will be explained below.
  • the buckling angle ⁇ in the figure 2B in which the first axis 18A and the third axis 18B are arranged parallel to each other, already 175 °.
  • the binoculars 1 has a control processor 63 (see Figure 1B). In the control processor 63, a program code is loaded, which, when running in the control processor 63 controls the binoculars 1 so that the inventive method is performed.
  • the binocular 1 also has a memory unit 64 (see FIG. 1B) which serves to store data, in particular data which will be explained below.
  • the illustrated binoculars 1 is suitable for carrying out various embodiments of the method according to the invention. Some embodiments of the method according to the invention are explained in more detail below.
  • an adjusting device is used, which is shown schematically in Figure 3A.
  • FIG. 3A is based on FIG. 2A. Identical components are provided with the same reference numerals.
  • a first light source 75 A is arranged, the mutually parallel aligned light beams in the direction of the first front unit 51 A emits.
  • a mirror 77A is arranged between the first eyepiece 17A and an image acquisition unit 76.
  • a second light source 75 B is arranged, which radiates mutually parallel light beams in the direction of the second front unit 51 B.
  • a divider cube 77B is disposed between the second eyepiece 17B and the image capture unit 76.
  • FIG. 3A shows only the light beams emerging from the first optical subsystem 12 and the second optical subsystem 13. These light beams emerging from the first optical subsystem 12 and the second optical subsystem 13 are guided via the mirror 77A and the divider cube 77B to a decollimator lens 78, which focuses the light beams into the plane of the image capture unit 76, which is arranged in the image plane.
  • the image capture unit 76 is formed in this embodiment as a CMOS.
  • FIG. 3B shows, on the one hand, steps of the method (method steps S1 to S4) which are carried out in the adjusting device shown in FIG. 3A and, on the other hand, a step (method step S5) which a user of the binoculars 1 performs after adjustment of the binoculars 1 can.
  • the orientation of the adjusting device is chosen such that without the binoculars 1, the light spots of the first light source 75A and the second light source 75B are also imaged in the plane of the image capture unit 76. This defines the origin of the coordinates. The two points of light lie exactly above one another in the picture plane. Thus, the parallel alignment of the light beams is the first Light source 75A and the light beam of the second light source 75B ensures each other.
  • method step S1 the object O is imaged into the plane of the image capture unit 76 by means of the first optical subsystem 12 (the first imaging unit) (first image).
  • the second optical subsystem 13 second imaging unit
  • the object O is also imaged in the plane of the image capture unit 76 (second image).
  • method step S2 it is now provided that a first directional deviation of the first image on the plane of the image acquisition unit 76 relative to the coordinate origin is determined.
  • a second directional deviation of the second image is determined on the plane of the image acquisition unit 76 relative to the coordinate origin.
  • a relative directional difference of the first image to the second image is determined.
  • the relative direction difference is basically a direction vector whose magnitude and direction represent the relative position (distance and position) of the first image to the second image on the plane of the image capture unit 76.
  • first image stabilizing unit 16A is moved to a first stabilizing position from a first home position in which the first image stabilizing unit 16A is located.
  • the second image stabilizing unit 16B is moved from a second home position in which the second image stabilizing unit 16B is located to a second stabilizing position.
  • the movement of the first image stabilization unit 16A into the first stabilization position is effected, for example, by moving the first image stabilization unit 16A transversely to the first optical axis 10 and / or by tilting the first image stabilization unit 16A about the first optical axis 10.
  • Moving the second image stabilization unit 16B into the first image stabilization unit 16B second stabilization position is effected, for example, by moving the second image stabilization unit 16B transversely to the second optical axis 11 and / or by tilting the second image stabilization unit 16B about the second optical axis 11. Moving the first image stabilization unit 16A to the first stabilization position and moving the second image stabilizer In the first stabilization position and in the second stabilization position, the first image and the second image are "superimposed", ie perceived as an image.
  • the first stabilization position and the second stabilization position are now stored in the memory unit 64.
  • the first image stabilizing unit 16A is moved from the first stabilizing position and / or the second image stabilizing unit 16B is moved from the second stabilizing position, by moving the first image stabilizing unit 16A again to the stored first stabilizing position and moving the second image stabilizing unit 16B into the second stabilizing unit 16B again stored second stabilization position always again the light rays emerging from the binoculars 1 are aligned parallel to each other.
  • the binoculars 1 are adjusted.
  • a user of the binoculars 1 can now perform an image stabilization.
  • the image stabilization is performed by moving the first image stabilizing unit 16A around the first stabilizing position and / or by moving the second image stabilizing unit 16B around the second stabilizing position.
  • moving the first image stabilizing unit 16A about the first stabilizing position includes tilting the first image stabilizing unit 16A about the first stabilizing position and / or shifting the first image stabilizing unit 16A at the first stabilizing position in a direction perpendicular to the first optical axis 10.
  • the second image stabilizing unit 16B may tilt the second image stabilizing unit 16B by the second stabilizing position and / or shift the second image stabilizing unit 16B at the second stabilizing position in a direction perpendicular to the second optical axis 11.
  • FIG. 4 A sequence of a further embodiment of the method according to the invention is shown schematically in FIG.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 4 likewise comprises the method steps S1 to S3 of the exemplary embodiment according to FIG. 3B.
  • step S3 follows in the embodiment according to the FIG. 4 shows a method step S6.
  • step S6 the first image stabilizing unit 16A is moved to the first home position and set there.
  • the second image stabilizing unit 16B is moved to the second home position and set there. Now, a further alignment of emerging from the binoculars 1 light rays.
  • step S7 by moving another optical unit (first optical unit) in the first optical subsystem 12 and moving another optical unit (second optical unit) in the second optical subsystem 13, the light beams exiting the binoculars 1 are aligned with each other , The factory adjustment is completed. Subsequently, a user of the binoculars 1 can perform image stabilization (step S8).
  • FIG. 1 Another embodiment of the method according to the invention is shown schematically in FIG.
  • the bending angle of the buckling bridge 4 is taken into account. For example, it is taken into account that, if the two light spots of the first light source 75A and the second light source 75B are imaged, for example, in a range of +/- 10 ° to the bending axis, with each buckling of the binoculars 1 the tolerance range has already been described above , will not leave. Basically, it should be checked at each kink angle whether the tolerance range is adhered to.
  • step S1A the imaging of the object O into the plane of the image acquisition unit 76 by means of the first optical subsystem 12 (first imaging unit) and the second optical subsystem 13 (second imaging unit) he follows.
  • step S2A the first position of the first image relative to the joint axis 74 (bending axis) is determined. Further, the second position of the second image relative to the hinge axis 74 (buckling axis) is determined.
  • a method step S4A the first image stabilizing unit 16A is then moved from the first starting position to the first stabilizing position and / or the second image stabilizing unit 16B is moved from the second starting position to the second stabilizing position.
  • the movement of the first image stabilizing unit 16A and the second image stabilizing unit 16B is performed such that the first image and the second image are superimposed lie.
  • the superposition is at a fixed reference position relative to the hinge axis 74 (bending axis). In this way it is achieved that the parallel aligned and entering the binoculars 1 light rays are aligned both parallel to each other and parallel to the hinge axis 74 when exiting the binoculars 1.
  • the reference position should meet specified criteria.
  • both an angular difference w1 between the orientation of the light beams emerging from the first optical subsystem 12 to the hinge axis 74 and an angular difference w2 between the alignment of the light beams emerging from the second optical subsystem 13 should be one fourth of the narrowest tolerance range (w1 + w2 .520 ').
  • FIG. 9A shows a tolerance range of the first image B1 of the first optical subsystem 12 in the image plane.
  • the binoculars 1 is fully opened for those shown in Figure 9A.
  • B2a and B2b two different examples of images of the second optical subsystem 13 are shown.
  • the first example comprises the first image B1, the bending axis 74, the second image B2a and the angle differences w1 and w2a.
  • the second example comprises the first image B1, the bending axis 74, the second image B2b and the angle differences w1 and w2b.
  • Figures 9B and 9C now show the behavior of the second images B2a and B2b when the binoculars 1 are bent in 15 ° steps ( Figure 9B bending angle 15 °, Figure 9C bending angle 30 °).
  • the second image B2a remains within the tolerance range TB of the first image B1.
  • the second image B2b moves out of the tolerance range TB.
  • the illustrated tolerance range TB corresponds to a convergence s 20 '(horizontal), a divergence £ 60' (horizontal) and a dipvergence s 20 '(vertical) according to the standard DIN ISO 14133.
  • the first stabilization position and the second stabilization position are now stored in the memory unit 64.
  • the aforementioned method steps S1A to S5A can be carried out for a plurality of adjustable bending angles. Accordingly, a specific first stabilization position and a specific second stabilization position are obtained for each adjustable bend angle, which are then stored in the memory unit 64 as a function of the adjustable bend angle.
  • the first housing 2 and the second housing 3 are pivoted about the hinge axis 74 to set a kink angle, then the first image stabilization unit 16A is moved to the associated stored first stabilization position and the second image stabilization unit 16B is moved to the associated stored second stabilization position for that set kink angle.
  • the adjustment of the binoculars 1 is completed.
  • a user of the binoculars 1 can now perform image stabilization in a further method step S6A.
  • a first bending angle is set by moving the first housing 2 and the second housing 3 about the hinge axis 74.
  • the first image stabilization unit 16A is now moved to a first stabilization position and the second image stabilization unit 16B is moved to a second stabilization position.
  • a method step S4C the object O is imaged by means of the first optical subsystem 12 (first imaging unit) and the second optical subsystem 13 (second imaging unit), a first image being imaged by the first optical subsystem 12 in the plane of the imaging unit 76 and wherein a second image is imaged by the second optical subsystem 13 in the plane of the image capture unit 76.
  • a first image quality of the first optical subsystem 12 is determined, wherein the first image stabilization unit 16A is in the first stabilization position. Further, a determination of a second Image quality of the second optical subsystem 13, wherein the second image stabilization unit 16B is in the second stabilization position (process step S5C).
  • the determination of the first image quality and the second image quality takes place, for example, by means of a measurement of the modulation-transfer function of a light slit. Alternatively or additionally, for example, the smallest possible light spot can be observed and its shape can be evaluated. Additionally or alternatively, the sum of the limit resolutions may be used by observing a fringe pattern or a Siemens star.
  • the first image stabilization unit 16A is then moved again into a third stabilization position and the second image stabilization unit 16B is moved again into a fourth stabilization position.
  • the object O is remapped by means of the first optical subsystem 12 (first imaging unit) and the second optical subsystem 13 (second imaging unit) in method step S8C.
  • a first sum of the first image quality and the second image quality is determined. Furthermore, a determination is made of a second sum of the third image quality and the fourth image quality. Further, selecting the higher sum from the amount of the first sum and the second sum and determining those stabilization positions with the higher sum. This completes the adjustment of the binoculars 1 at the factory.
  • a user can image stabilization wherein the first image stabilization unit 16A and the second image stabilization unit 16B are arranged at the stabilization positions determined in the method step S10C (method step S11C). In a particular embodiment of the method described in FIG.
  • the selection of the image quality and the associated stabilization position takes place as a function of an adjustable bending angle by means of an iterative calculation method.
  • the stabilization positions are changed with a fixed step size and the corresponding image quality is evaluated. As the image quality improves with each step, the step size and direction of the position change is maintained. If the rating deteriorates, the step size is reduced and the direction of the position change is inverted. At a sufficiently small step size, the process is terminated and then the optimal point for the stabilization is found.
  • the method can be applied to each of the two spatial directions. This can for example be done sequentially or simultaneously.
  • FIGS. 7A and 7B show a further embodiment of the binoculars 1.
  • FIG. 7A is based on FIG. 2A.
  • FIG. 7B is a sectional view of the binoculars 1 according to FIG. 7A along the line AA and is based on FIG. 2B.
  • Identical components are provided with the same reference numerals.
  • the embodiment of Figures 7A and 7B only a single housing 100 in which all the optical units of the binoculars 1 are arranged.
  • the embodiment of Figures 7A and 7B has a single gimbal, namely the first gimbal 60A.
  • Both the first image stabilizing unit 16A and the second image stabilizing unit 16B are disposed on the first gimbals 60A.
  • the first gimbal 60A has the first outer suspension 61A disposed on the housing 100 via a first axis 18A.
  • the first outer suspension 61A is rotatably disposed about the first axis 18A.
  • the first gimbals 60A include the 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.
  • the second drive unit 24 B is provided, by means of which the first outer suspension 61 A is rotated about the first axis 18 A.
  • the first image stabilizing unit 16A and the second image stabilizing unit 16B basically constitute a single image stabilizing unit. Both the first image stabilizing unit 16A and the second image stabilizing unit 6B are moved in the same direction upon movement of the first gimbals 60A.
  • An alignment of the light rays emerging from the binoculars 1 according to FIGS. 7A and 7B can also be achieved by a further exemplary embodiment of the method according to the invention, which will now be explained in more detail with reference to FIG.
  • a method step S1 D the first image stabilization unit 16A and the second image stabilization unit 16B are moved to a first stabilization position.
  • the object O is imaged by means of the first optical subsystem 12 (first imaging unit) and the second optical subsystem 13 (second imaging unit), a first image being imaged by the first optical subsystem 12 in the plane of the imaging unit 76 and wherein a second image is imaged by the second optical subsystem 13 in the plane of the image capture unit 76.
  • a first image quality of the first optical subsystem 12 is determined.
  • a second image quality of the second image is determined optical subsystem 13 (step S3D).
  • method step S4D the first image stabilization unit 16A and the second image stabilization unit 16B are then moved again to a second stabilization position.
  • the object O is remapped by means of the first optical subsystem 12 (first imaging unit) and the second optical subsystem 13 (second imaging unit) in method step S5D.
  • a selection of the image quality in a method step S7D is followed by a selection of the image quality in a method step S7D.
  • a first sum of the first image quality and the second image quality is determined.
  • selecting the higher sum from the amount of the first sum and the second sum and determining those stabilization positions with the higher sum is followed by a selection of the image quality in a method step S7D.
  • a user can then perform image stabilization, with the first image stabilization unit 6A and the second image stabilization unit 16B being arranged at the stabilization position determined in method step S7D (method step S8D).

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren der Position eines Bildes in einem optischen System und zum Betrieb des optischen Systems. Das optische System ist zur Abbildung eines Objekts ausgebildet, wobei das optische System Bildstabilisierungseinheiten aufweist. Es wurde überraschenderweise erkannt, dass durch die Bewegung der Bildstabilisierungseinheiten eine Ausrichtung von Lichtstrahlen zu einer optischen Achse erzielt werden kann.

Description

Verfahren zum Justieren der Position eines Bildes und zum Betrieb eines optischen Systems
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren der Position eines Bildes in einem optischen System und zum Betrieb des optischen Systems. 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. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Justieren mindestens einer optischen Achse eines optischen Systems, insbesondere eines binokularen Systems.
Das oben bezeichnete optische System wird beispielsweise in einem Fernrohr oder einem Fernglas eingesetzt. Das durch das Fernrohr oder das Femglas 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 stabilisieren. Bekannte Lösungen verwenden Stabilisierungseinrichtungen zur Stabilisierung des Bildes mittels einer mechanischen Einrichtung und/oder einer elektronischen Einrichtung.
Aus der DE 23 53 101 C3 ist ein optisches System in Form eines Fernrohrs bekannt, das ein Objektiv, eine Bildstabilisierungseinheit in Form eines Prismen- umkehrsystems sowie ein Okular aufweist. Das Prismenumkehrsystem ist karda- nisch in einem Gehäuse des Fernrohrs gelagert. Hierunter wird verstanden, dass das Prismenumkehrsystem derart in 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 bildseitigen 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 Bildstabilisierungseinheit 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. Wie vorstehend genannt, sind aus dem Stand der Technik auch optische Systeme bekannt, die binokular ausgebildet sind. 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. Der Begriff der optischen Achse wird in der Fachwelt allerdings sehr unterschiedlich verwendet. Bei einer Einzellinse mit zwei Flächen, die nicht asphärisch ausgebildet sind, ist eine Gerade, welche die Krümmungsmittelpunkte der zwei Flächen der Einzellinse durchläuft, die optische Achse. Bei einem zentrierten optischen System ohne asphärische Flächen und ohne Fertigungstoleranzen ist eine Achse, welche sämtliche Krümmungsmittelpunkte aller Flächen der optischen Einheiten durchläuft, die optische Achse. Sie kann durch Spiegelungen entsprechend dem Spiegelungsgesetz (Einfallswinkel ist gleich Ausfallswinkel) einen oder mehrere Knicke haben. Dementsprechend kann eine optische Achse durch ein Prismensys- tem einen Versatz zwischen dem Teil der optischen Achse vor dem Prismensys- tem und dem Teil der optischen Achse nach dem Prismensystem aufweisen. Für ein optisches System, welches mehrere Linsen mit Toleranzen aufweist, ist die optische Achse nach der in dieser Anmeldung verstandenen Definition diejenige Achse durch das gesamte optische System, auf der ein Einzellichtstrahl (also kein Strahlbündel) nach einem Eintritt in das optische System unabgelenkt wieder austritt. Die Eintrittsrichtung entspricht demnach der Austrittsrichtung. Dies bedeutet aber nicht, dass der Lichtstrahl auf einer Geraden verläuft. Vielmehr kann zwischen dem Eintritt in das optische System und dem Austritt aus dem optischen System ein Versatz der optischen Achse (also eine parallele Verschiebung der optischen Achse) bedingt durch Toleranzen des optischen Systems erfolgen. Auch durch Prismensysteme in dem optischen System kann die optische Achse versetzt werden. Wesentlich ist nur, dass die Richtung des austretenden Lichtstrahls der Richtung des eintretenden Lichtstrahls entspricht (gegebenenfalls abzüglich eines gewollten Knicks von beispielsweise 45° oder 90°, wie es insbesondere bei Ferngläsern mit Schrägeinblick vorgesehen ist. Hier besteht ein bewusst gewollter Winkel zwischen dem eintretenden Lichtstrahl und dem austretenden Lichtstrahl). Ferner kann die optische Achse durch Spiegelungen entsprechend dem Spiegelungsgesetz (Einfallswinkel ist gleich Ausfallswinkel) geknickt werden. In paraxialen optischen Systemen (also in optischen Systemen ohne Aberrationen) erfüllt ein Bündel von zueinander parallel angeordneter Lichtstrahlen die vorgenannte Forderung. In diesem Fall wählt man als Lichtstrahl, den man zur Bestimmung der optischen Achse heranzieht, denjenigen Lichtstrahl aus dem Bündel der parallel zueinander angeordneten Lichtstrahlen, welcher den geringsten Versatz zwischen Eintritt in das optische System und Austritt aus dem optischen System aufweist.
Aufgrund von Fertigungstoleranzen der mechanischen Teile und Einheiten der bekannten optischen Systeme in Form von Ferngläsern sind die erste optische Achse und die zweite optische Achse oft nicht exakt parallel zueinander ausgerichtet. Dies kann zu einer relativen Verschiebung der durch einen Benutzer wahrgenommenen Bilder führen, die zum einen mit der ersten Abbildungseinheit und zum anderen mit der zweiten Abbildungseinheit von einem Objekt erzeugt werden. Ein Benutzer, der ein derartiges Fernglas benutzt, wird dann möglicherweise ein verschobenes Doppelbild des betrachteten Objekts sehen. Um dieses zu vermeiden, sollten die in das optische System einfallenden und parallel zueinander ausgerichteten Lichtstrahlen auch wieder parallel zueinander ausgerichtet aus dem optischen System austreten. Die austretenden Lichtstrahlen sollten daher ausgerichtet werden. Um eine genaue Ausrichtung der aus dem optischen System austretenden Lichtstrahlen zueinander zu erzielen, sind aus dem Stand der Technik Justierungsverfahren bekannt. Beispielsweise ist es aus dem Stand der Technik bekannt, bei der Montage eines derartigen Fernglases mindestens ein erstes optisches Element in der ersten Abbildungseinheit anzuordnen, das quer zu der ersten optischen Achse verschoben oder relativ zu der ersten optischen Achse gekippt werden kann. Ferner ist mindestens ein zweites optisches Element in der zweiten Abbildungseinheit angeordnet, das quer zu der zweiten optischen Achse verschoben oder relativ zu der zweiten optischen Achse gekippt werden kann. Hierdurch wird bewirkt, dass ein von einem Objekt erzeugtes erstes Bild im ersten Tubus senkrecht zur ersten optischen Achse und ein von dem Objekt erzeugtes zweites Bild im zweiten Tubus senkrecht zur zweiten optischen Achse wandern können. Das erste Bild des ersten Tubus und das zweite Bild des zweiten Tubus können dann derart verschoben werden, dass diese in der beobachteten Richtung in Übereinstimmung gebracht werden. Der Benutzer sieht dann praktisch ein einzelnes Bild. Die in das optische System parallel einfallenden Lichtstrahlen sind dann beim Austritt aus dem optischen System (also die aus dem ersten Tubus und dem zweiten Tubus austretenden Lichtstrahlen) parallel zueinander ausgerichtet. Man sagt vereinfacht auch, dass dann die erste optische Achse zur zweiten optischen Achse parallel ausgerichtet ist.
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. Hinsichtlich der Definition der optischen Achse wird auf weiter oben verwiesen. 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. Bei der Montage sollte daher darauf geachtet werden, dass die parallel in das optische System einfallenden Lichtstrahlen beim Austreten aus dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse sowohl parallel zueinander als auch parallel zur Knickachse ausgerichtet sind. Wenn die aus dem optischen System austretenden Lichtstrahlen, welche parallel zueinander ausgerichtet in das optische System einfallen, nicht parallel zur Knickachse ausgerichtet sind, kann es bei dem Verdrehen des ersten Gehäuses und/oder des zweiten Gehäuses um die Knickachse zu einer Präzessionsbewegung der austretenden Lichtstrahlen kommen. Um dieses zu vermeiden, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, bei den vorgenannten Ferngläsern ein erstes Bild, welches mit einer ersten Abbildungseinheit im ersten Gehäuse erzeugt wurde, und ein zweites Bild, welches mit einer zweiten Abbildungseinheit im zweiten Gehäuse erzeugt wurde, zu überlagern. Dazu wird zum einen in der ersten Abbildungseinheit ein erstes optisches Element quer zu der ersten optischen Achse verschoben und/oder relativ zur ersten optische Achsen gekippt. Zum anderen wird in der zweiten Abbildungseinheit ein zweites optisches Element quer zu der zweiten optischen Achse verschoben und/oder relativ zur zweiten optischen Achse gekippt. Die vorgenannten Bewe- gungen erfolgen iterativ für mehrere einstellbare Knickwinkel des ersten Gehäuses relativ zum zweiten Gehäuse hinsichtlich der Knickachse, bis in allen Einstellungen hinsichtlich der Knickachse die ersten Bilder und die zweiten Bilder richtungsmäßig identisch von einem Benutzer wahrgenommen werden. Die vorgenannte Montage und Justierung der bekannten optischen Systeme ist recht aufwendig und kostenintensiv.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine Montage und Justierung der aus einem optischen System austretenden Lichtstrahlen, die parallel zueinander ausgerichtet in das optische System eintreten, relativ zueinander oder relativ zu einer vorgegebenen weiteren Achse einfach möglich macht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels eines Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruchs 5 gegeben. Ein wiederum weiteres erfindungsgemäßes Verfahren ist durch die Merkmale des Anspruchs 10 gegeben. Ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist, ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 1 gegeben. Ein optisches System mit einem derartigen Computerprogrammprodukt ist durch die Merkmale des Anspruchs 12 gegeben. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den weiter unten angeführten Ansprüchen und/oder den beigefügten Zeichnungen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Justierung der Position eines Bildes in einem optischen System bestimmt. Zusätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des optischen Systems ausgebildet sein. Das optische System ist beispielsweise als ein binokulares Femglas oder ein binokulares Fernrohr ausgebildet. Es wird aber explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf ein derartiges optisches System eingeschränkt ist.
Das optische System weist mindestens eine erste Abbildungseinheit und mindestens eine zweite Abbildungseinheit auf. Die erste Abbildungseinheit weist mindestens ein erstes Objektiv, mindestens eine erste Bildstabilisierungseinheit, mindestens ein erstes Okular und eine erste optische Achse auf. Bei einer weiteren Ausführungsform weist die erste Abbildungseinheit eine erste Fokussiereinheit auf, welche zwischen dem ersten Objektiv und der ersten Bildstabilisierungseinheit angeordnet ist. Die erste optische Achse entspricht hier nach der oben genannten Definition einer Achse, welche durch einen Lichtstrahl gebildet wird, der aus dem ersten Okular in derselben Richtung wie der in das erste Objektiv eintretende Lichtstrahl austritt.
Die zweite Abbiidungseinheit weist mindestens ein zweites Objektiv, mindestens eine zweite Bildstabiiisierungseinheit, mindestens ein zweites Okular und eine zweite optische Achse auf. Bei einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Abbildungseinheit eine zweite Fokussiereinheit auf, welche zwischen dem zweiten Objektiv und der zweiten Bildstabilisierungseinheit angeordnet ist. Die zweite optische Achse entspricht hier nach der oben genannten Definition einer Achse, welche durch einen Lichtstrahl gebildet wird, der aus dem zweiten Okular in derselben Richtung wie der in das zweite Objektiv eintretende Lichtstrahl austritt.
Mittels der ersten Abbildungseinheit wird ein Objekt in eine Bildebene abgebildet (erstes Bild). Mittels der zweiten Abbildungseinheit wird das Objekt in die Bildebene abgebildet (zweites Bild). In der Bildebene wird beispielsweise eine Bildaufnahmeeinheit, insbesondere ein CMOS, angeordnet. Das erste Bild und das zweite Bild liegen demnach in derselben Bildebene. Die aus der ersten Abbildungseinheit und der zweiten Abbildungseinheit austretenden Lichtstrahlen werden bei einem weiteren Ausführungsbeispiei zusätzlich oder alternativ über einen Spiegel und/oder einen Teilerwürfel zu einer Dekollimatorlinse geführt, welche die Lichtstrahlen in die Bildebene fokussiert. Die Verwendung der Dekolli- matorlinse weist den Vorteil auf, dass man unabhängig von dem Versatz der beiden optischen Achsen wird, so dass man in der Bildebene im Grunde nur noch die Richtung der aus der Dekoliimatorlinse austretenden Lichtstrahlen als Position in der Bildebene sieht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun vorgesehen, dass eine erste Richtungsabweichung des ersten Bilds auf der Bildebene relativ zu einem Koordinatenursprung bestimmt wird. Ferner wird eine zweite Richtungsabweichung des zweiten Bilds auf der Bildebene relativ zu diesem Koordinatenursprung bestimmt. Mittels der ersten Richtungsabweichung und der zweiten Richtungsabweichung erfolgt ein Bestimmen einer relativen Richtungsdifferenz des ersten Bildes zum zweiten Bild. Die relative Richtungsdifferenz entspricht im Grunde einem Richtungsvektor, dessen Betrag und Richtung die relative Lage (Abstand und Position) des ersten Bildes zum zweiten Bild auf der Bildebene wiedergibt. Die relative Lage kann auch als relative Anordnung bezeichnet werden. Die erste Bildstabilisierungseinheit und die zweite Bildstabilisierungseinheit dienen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nun nicht nur zur Bildstabilisierung, sondern auch zur Positionierung und Einstellung der relativen Lage des ersten Bildes zum zweiten Bild. Hierzu wird nun die erste Bildstabilisierungseinheit von einer ersten Ausgangsposition, in der sich die erste Bildstabilisierungseinheit befindet, in eine erste Stabiiisierungsposition bewegt. Die erste Ausgangsposition ist beispielsweise eine Position der ersten Bildstabilisierungseinheit, in welcher elektrische Antriebseinheiten der ersten Bildstabilisierungseinheit stromlos sind. Die erste Stabilisierungsposition ist beispielsweise eine Position, in welche die erste Bildstabilisierungseinheit gebracht wird, um eine Bildstabilisierung durchzu- führen. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die zweite Bildstabilisierungseinheit von einer zweiten Ausgangsposition, in welcher die zweite Bildstabilisierungseinheit sich befindet, in eine zweite Stabilisierungsposition bewegt wird. Die zweite Ausgangsposition ist beispielsweise eine Position der zweiten Bildstabilisierungseinheit, in welcher elektrische Antriebseinheiten der zweiten Bildstabilisierungseinheit stromlos sind. Die zweite Stabilisierungsposition ist beispielsweise eine Position, in welche die zweite Bildstabilisierungseinheit gebracht wird, um eine Bildstabilisierung durchzuführen.
Das Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit in die erste Stabilisierungsposi- tion erfolgt beispielsweise durch Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit quer zur ersten optischen Achse und/oder durch Kippen der ersten Bildstabilisie- rungseinheit um die erste optische Achse. Die Bewegungen werden bei der ersten Bildstabilisierungseinheit beispielsweise durch eine erste elektrisch angetriebene Antriebseinheit ermöglicht, welche die erste Bildstabilisierungseinheit antreibt. Das Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit in die zweite Stabilisierungs- position erfolgt beispielsweise durch Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit quer zu der zweiten optischen Achse und/oder durch Kippen der zweiten Bildstabilisierungseinheit um die zweite optische Achse. Die Bewegungen werden bei der zweiten Bildstabilisierungseinheit beispielsweise durch eine zweite elektrisch angetriebene Antriebseinheit ermöglicht, welche die zweite Bildstabili- sierungseinheit antreibt.
Das Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit in die erste Stabilisierungsposition und das Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit in die zweite Stabilisierungsposition erfolgt derart, dass das erste Bild und das zweite Bild derart verschoben werden, dass diese in der beobachteten Richtung in Übereinstimmung gebracht werden. Der Benutzer sieht dann praktisch ein einzelnes Bild. Nach dem Verschieben sind Lichtstrahlen, die parallel zueinander ausgerichtet in das optische System einfallen, nach dem Austreten aus dem optischen System wiederum parallel zueinander ausgerichtet.
Nach Durchführung der vorgenannten Verfahrensschritte ist das optische System justiert. Diese Verfahrensschritte können beispielsweise von einem Hersteller des optischen Systems durchgeführt werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann nun zusätzlich zu den oben genannten Verfahrensschritten eine Bildstabili- sierung bei Benutzung des optischen Systems erfolgen. Die Bildstabilisierung erfolgt durch Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit um die erste Stabilisierungsposition und/oder durch Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit um die zweite Stabilisierungsposition. Beispielsweise umfasst das Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit um die erste Stabilisierungsposition ein Verkip- pen der ersten Bildstabilisierungseinheit um die erste Stabilisierungsposition und/oder ein Verschieben der ersten Bildstabilisierungseinheit weg von der ersten Stabilisierungsposition in einer Richtung senkrecht zur ersten optischen Achse. Ferner umfasst das Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit beispielsweise ein Verkippen der zweiten Bildstabilisierungseinheit um die zweite Stabilisie- rungsposition und/oder ein Verschieben der zweiten Bildstabilisierungseinheit weg von der zweiten Stabilisierungsposition in einer Richtung senkrecht zur zweiten optischen Achse.
Es wurde überraschenderweise erkannt, dass Bewegungen der ersten Bildstabili- sierungseinheit und der zweiten Bildstabilisierungseinheit zwei Funktionen erfüllen können. Zum einen können die Bewegungen der ersten Bildstabilisierungseinheit und der zweiten Bildstabilisierungseinheit eine Bildstabilisierung bewirken, so dass insbesondere Zitterbewegungen ausgeglichen werden. Zum anderen können die Bewegungen der ersten Bildstabilisierungseinheit und der zweiten Bildstabili- sierungseinheit dazu verwendet werden, eine Verschiebung der relativen Lage des ersten Bildes zum zweiten Bild derart zu bewirken, dass Lichtstrahlen, die parallel zueinander ausgerichtet in das optische System einfallen, nach dem Austreten aus dem optischen System wiederum parallel zueinander ausgerichtet sind, insbesondere auch parallel zur optischen Achse. Die Ausrichtung kann nach vorgegebenen Kriterien durchgeführt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel ist es beispielsweise vorgesehen, dass für die erste Bildstabilisierungseinheit und für die zweite Bildstabilisierungseinheit Stabilisierungspositionen gewählt werden, die auf einer Verbindungsgeraden des ersten Bilds der ersten Abbildungseinheit und des zweiten Bilds der zweiten Abbildungseinheit in der Bildebene liegen. Dies hat folgenden Hintergrund. Der Abstand des ersten Bilds und des zweiten Bilds in der Bildebene der Bildaufnahmeeinheit ist ein Maß für die Winkelabweichung der beiden Lichtstrahlbündel, die aus der ersten Abbildungseinheit und der zweiten Abbildungseinheit austreten. Das erste Bild wird dann beispielsweise als Referenz (Koordinatenursprung) gewählt. Der Koordinatenursprung ist somit durch das erste Bild gegeben. Anschließend wird die Position des zweiten Bilds relativ zu diesem Koordinatenursprung bestimmt, wobei die Position in zwei Richtungen (x- Richtung und y-Richtung) angegeben wird. Es erfolgt dann eine Justierung derart, dass sich das zweite Bild in einem Toleranzbereich des ersten Bilds befindet. Dieser bestimmt sich beispielsweise dadurch, dass die Konvergenz kleiner als oder gleich 60' ist und dass die Divergenz sowie die Dipvergenz kleiner als oder gleich 20' sind. Die Konvergenz ist einem Schielen eines Benutzers nach innen gleichzusetzen. Ferner kann es nun bei einem Ausführungsbeispiel alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, bei der Justierung Stabilisierungspositionen für die beiden Bildstabilisierungseinheiten derart zu wählen, dass das erste Bild und das zweite Bild sich näher kommen. Hierdurch wird die Bildqualität sowohl für die erste Abbildungseinheit als auch für die zweite Abbildungseinheit nur geringfügig beeinfiusst.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass die erste Stabilisierungsposition und die zweite Stabilisierungsposition gespeichert werden. So weist das optische System beispielsweise eine Speichereinheit auf. Wenn nun die erste Bildstabilisierungs- einheit aus der ersten Stabilisierungsposition und/oder die zweite Bildstabilisie- rungseinheit aus der zweiten Stabilisierungsposition bewegt wird/werden, können durch erneutes Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit in die erste Stabilisierungsposition und erneutes Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit in die zweite Stabilisierungsposition stets wieder die parallel in das optische System einfallenden Lichtstrahlen beim Austreten aus dem optischen System parallel zueinander ausgerichtet werden, wie oben bereits beschrieben.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Abbildungseinheit mindestens ein erstes bewegliches optisches Element aufweist. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Abbildungseinheit mindestens ein zweites bewegliches optisches Element aufweist. Das erste optische Element ist nicht Teil der ersten Bildstabilisierungseinheit. Mit anderen Worten ausgedrückt, sind das erste optische Element und die erste Bildstabilisierungseinheit als unterschiedliche optische Einheiten ausgebildet. Ferner ist es vorgesehen, dass das zweite optische Element nicht Teil der zweiten Bildstabilisierungseinheit ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, sind das zweite optische Element und die zweite Bildstabilisierungseinheit als unterschiedliche optische Einheiten ausgebildet. Das erste optische Element der ersten Abbildungseinheit wird derart bewegt, dass das erste Bild an der Bildebene angeordnet ist und/oder das zweite optische Element wird derart bewegt, dass das zweite Bild an der Bildebene angeordnet ist. Sobald sich sowohl das erste Bild als auch das zweite Bild in der Bildebene befinden, können die erste Bildstabilisierungseinheit und die zweite Bildstabtlisierungsein- heit nach Ausrichtung der aus dem optischen System austretenden Lichtstrahlen dann wieder in ihre Ausgangspositionen gebracht werden. In den Ausgangspositionen sind das erste Bild und das zweite Bild in der beobachteten Richtung dann bereits in Übereinstimmung. Sie liegen praktisch übereinander. Die optischen Achsen weisen die gleiche Ausrichtung auf. Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Abbildungseinheit mindestens ein erstes Gehäuse aufweist und dass die zweite Abbildungseinheit mindes- tens ein zweites Gehäuse aufweist. Das erste Gehäuse ist mit dem zweiten Gehäuse über mindestens 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, um die das erste Scharnier- teil und das zweite Scharnierteil drehbar angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nun vorgesehen, dass das Abbilden des Objekts mittels der ersten Abbildungseinheit und der zweiten Abbildungseinheit erfolgt, wobei sowohl das erste Bild als auch das zweite Bild in der Bildebene abgebildet werden. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemä- ßen Verfahrens ist es nun vorgesehen, dass eine erste Richtungsabweichung des ersten Bilds in der Bildebene relativ zur Knickachse bestimmt wird. Ferner wird eine zweite Richtungsabweichung des zweiten Bilds in der Bildebene relativ zur Knickachse bestimmt. Für die vorgenannte Bestimmung ist der Knickachsenwinkel 0°. Mittels der ersten Richtungsabweichung und der zweiten Richtungsabweichung erfolgt ein Bestimmen einer relativen Richtungsdifferenz des ersten Bildes zum zweiten Bild. Die relative Richtungsdifferenz entspricht im Grunde einem Richtungsvektor, dessen Betrag und Richtung die relative Lage (Abstand und Position) des ersten Bildes zum zweiten Bild in der Bildebene wiedergibt. Die relative Lage kann auch als relative Anordnung bezeichnet werden. Die erste Bildstabilisie- rungseinheit wird wiederum von der ersten Ausgangsposition in die erste Stabilisierungsposition bewegt und/oder die zweite Bildstabilisierungseinheit wird wiederum von der zweiten Ausgangsposition in die zweite Stabilisierungsposition bewegt. Auch hier erfolgt das Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit und der zweiten Bildstabilisierungseinheit derart, dass das erste Bild und das zweite Bild in der beobachteten Richtung in Übereinstimmung sind. Hierdurch wird erzielt, dass die in das optische System einfallenden und zueinander parallel ausgerichteten Lichtstrahlen beim Austreten aus dem optischen System sowohl parallel zueinander als auch parallel zur Knickachse ausgerichtet sind. Auch dies bewirkt, dass kein unerwünschtes Doppelbild entsteht. Nach dieser Justierung kann dann von einem Benutzer des optischen Systems die Bildstabilisierung durchgeführt werden, wie oben bereits beschrieben. Die Erfindung betrifft auch ein weiteres Verfahren zur Justierung der Position eines Bildes in einem optischen System. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich zum Betrieb des optischen Systems ausgebildet sein. Das optische System ist beispielsweise wie weiter oben erläutert ausgebildet. Alternativ hierzu kann das optische System wie folgt ausgebildet sein. Das optische System weist mindestens eine erste Abbildungseinheit und mindestens eine zweite Abbildungseinheit auf. Die erste Abbildungseinheit weist mindestens ein erstes Objektiv und mindestens ein erstes Okular auf. Ferner weist die zweite Abbildungseinheit mindestens ein zweites Objektiv und mindestes ein zweites Okular auf. Das optische System ist mit mindestens einer Bildstabilisierungseinheit versehen, die sowohl zur Ausrichtung sowohl der optischen Achse der ersten Abbildungseinheit als auch zur Ausrichtung der optischen Achse der zweiten Abbildungseinheit ausgebildet ist. Insofern weisen die erste Abbildungseinheit und die zweite Abbildungseinheit eine gemeinsame Bildstabilisierungseinheit auf, die zur Ausrichtung kippbar ausgebildet ist.
Bei dem weiteren erfindungsgemäiien Verfahren ist es nun vorgesehen, dass die Bildstabilisierungseinheit in eine erste Stabilisierungsposition bewegt wird. Ferner erfolgt ein Abbilden eines Objekts mittels der ersten Abbildungseinheit, wobei ein erstes Bild in einer Bildebene abgebildet wird. In der Bildebene ist beispielsweise eine Bilderfassungseinheit, insbesondere ein CMOS oder eine ähnliche Speichereinheit angeordnet. Ferner erfolgt ein Abbilden des Objekts mittels der zweiten Abbildungseinheit, wobei ein zweites Bild in der Bildebene abgebildet wird. Ferner erfolgen ein Bestimmen einer ersten Bildgüte der ersten Abbildungseinheit und ein Bestimmen einer zweiten Bildgüte der zweiten Abbildungseinheit, wobei sich die Bildstabilisierungseinheit in der ersten Stabilisierungsposition befindet. Es erfolgt dann ein erneutes Bewegen der Bildstabilisierungseinheit in eine zweite Stabilisierungsposition. Ferner erfolgt ein erneutes Abbilden des Objekts mittels der ersten Abbildungseinheit, wobei das erste Bild in der Bildebene abgebildet wird. Ferner erfolgt ein erneutes Abbilden des Objekts mittels der zweiten Abbildungseinheit, wobei das zweite Bild in der Bildebene abgebildet wird. Ferner erfolgen ein Bestimmen einer dritten Bildgüte der ersten Abbildungseinheit und ein Bestimmen einer vierten Bildgüte der zweiten Abbildungseinheit, wobei sich die Bildstabilisierungseinheit in der zweiten Stabiiisierungsposition befindet.
Im Anschluss daran wird eine erste Summe der ersten Bildgüte und der zweiten Bildgüte ermittelt. Zusätzlich wird eine zweite Summe der dritten Bildgüte und der vierten Bildgüte ermittelt. Es wird dann die höhere Summe der beiden ermittelten Summen bestimmt. Es wird demnach auch bestimmt, in welcher Stabilisierungsposition der Bildstabilisierungseinheit die höhere Summe der Bildgüten entsteht. Die Stabilisierungsposition mit der höheren Summe wird ausgewählt. Diese Stabilisierungsposition wird dann später dazu verwendet, um eine Bildstabilisierung durch Bewegung der Bildstabilisierungseinheit um die gewählte Stabilisierungsposition durchzuführen. Auch hier erfolgt beispielsweise das Bewegen durch Kippen der Bildstabilisierungseinheit um die Stabilisierungsposition und/oder durch Bewegen der Bildstabilisierungseinheit entlang einer Richtung senkrecht zu der ersten optischen Achse der ersten Abbildungseinheit und/oder senkrecht zur zweiten optischen Achse der zweiten Abbildungseinheit.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt sich die erste Summe aus Bildgüten, die im Wesentlichen gleich groß sind. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist vorgesehen, dass die zweite Summe aus Bildgüten ermittelt wird, die im Wesentlichen gleich groß sind.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, die Stabilisierungsposition mit der höheren Summe der Bildgüten in einer Speichereinheit (siehe oben) zu speichern. Bei einer Bewegung der Bildstabilisierungseinheit derart, dass diese sich nicht mehr in der ersten Stabilisierungsposition oder in der zweiten Stabilisierungsposition befindet, erfolgt dann ein erneutes Bewegen der Bildstabilisierungseinheit in die gewählte und gespeicherte Stabilisierungsposition. Insofern ist es immer möglich, die Stabilisierungsposition mit der höheren Summe der Bildgüten einzustellen und die Bildstabilisierung an dieser Position vorzunehmen.
Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass mindestens eine der vorgenannten Bildgüten mittels einer Modulati- ons-Transfer-Funktion bestimmt wird. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die Auswahl mindestens einer der vorgenannten Bildgüten mittels einer Ausgleichsrechnung (Fitting) erfolgt. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die Auswahl mindestens einer der vorgenannten Bildgüten mittels einer iterativen Berechnungsmethode erfolgt. Beispielsweise kann es sein, dass die verschiedenen ermittelten Bildgüten in Form einer Gauß'schen Glockenkurve um einen optimalen Punkt verteilt sind, der dann mittels einer Ausgleichsrechnung (Fitting) ermittelt werden kann. Der optimale Punkt entspricht dann dem Scheitelpunkt der Gauß'schen Funktion. Alternativ hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Stabilisierungspositionen mit einer festen Schrittweite verändert werden und dann die entspre- chende Bildgüte bewertet wird. Wenn die Bildgüte sich bei jedem Schritt verbessert, dann wird die Schrittweite und Richtung der Positionsänderung beibehalten. Bei einer Verschlechterung der Bewertung wird die Schrittweite reduziert und die Richtung der Positionsänderung invertiert. Bei einer dann genügend geringen Schrittweite wird das Verfahren beendet und dann ist der optimale Punkt für die Stabilisierung gefunden.
Da die Bildstabilisierungseinheit beispielsweise in der Stabilisierungsposition in zwei Raumrichtungen (Dimensionen) bewegt werden kann, kann das Verfahren beispielsweise für jede der beiden Raumrichtungen angewendet werden. Dies kann beispielsweise nacheinander oder auch gleichzeitig erfolgen. Beispielsweise erfolgt die Bestimmung der Bildgüte in einer ersten Raumrichtung und anschließend in einer zweiten Raumrichtung. Diese beiden Schritte werden wiederholt, bis die maximale Summe der beiden Bildgüten ermittelt wurde. Die Erfindung betrifft auch ein wiederum weiteres Verfahren zur Justierung der Position eines Bildes in einem optischen System. Hinsichtlich der möglichen Ausbildung des optischen Systems wird auch auf weiter oben verwiesen. Das optische System kann beispielsweise mindestens eine erste Abbildungseinheit und mindestens eine zweite Abbildungseinheit aufweisen. Die erste Abbildungs- einheit ist mit mindestens einem ersten Gehäuse, mit mindestens einem ersten Objektiv, mit mindestens einer ersten Bildstabilisierungseinheit und mit mindestens einem ersten Okular versehen. Ferner ist die zweite Abbildungseinheit mit mindestens einem zweiten Gehäuse, mit mindestens einem zweiten Objektiv, mit mindestens einer zweiten Bildstabilisierungseinheit und mit mindestens einem zweiten Okular versehen. Das erste Gehäuse ist mit dem zweiten Gehäuse über mindestens 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, um die das erste Scharnierteil und das zweite Scharnierteil drehbar angeordnet sind.
Bei dem wiederum weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird nun ein erster Knickwinkel mit der Knickbrücke eingestellt. Ferner erfolgt ein Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit in eine erste Stabilisierungsposition. Darüber hinaus erfolgt ein Bewegen der zweiten ßildstabilisierungseinheit in eine zweite Stabili- sierungsposition. Es erfolgt dann ein Abbilden eines Objekts mittels der ersten Abbildungseinheit und der zweiten Abbildungseinheit, wobei ein erstes Bild mittels der ersten Abbildungseinheit in eine Bildebene abgebildet wird und wobei ein zweites Bild mittels der zweiten Abbildungseinheit in die Bildebene abgebildet wird. Darüber hinaus erfolgt ein Bestimmen einer ersten Bildgüte der ersten Abbildungseinheit, wobei sich die erste Bildstabilis/erungseinheit in der ersten Stabilisierungsposition befindet. Ferner erfolgt ein Bestimmen einer zweiten Bildgüte der zweiten Abbildungseinheit, wobei sich die zweite Bildstabilisierungseinheit in der zweiten Stabilisierungspositkm befindet. Es erfolgt dann ein erneutes Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit in eine dritte Stabilisierungsposition. Darüber hinaus erfolgt ein erneutes Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit in eine vierte Stabilisierungsposition. Darüber hinaus erfolgt ein erneutes Abbilden des Objekts mittels der ersten Abbildungseinheit und der zweiten Abbildungseinheit, wobei das erste Bild mittels der ersten Abbildungseinheit in die Bildebene abgebildet wird und wobei das zweite Bild mittels der zweiten Abbildungseinheit in die Bildebene abgebildet wird. Im An- schluss daran erfolgt ein Bestimmen einer dritten Büdgüte der ersten Abbildungseinheit, wobei sich die erste Bildstabilisierungseinheit in der dritten Stabilisierungsposition befindet. Darüber hinaus erfolgt ein Bestimmen einer vierten Bildgüte der zweiten Abbildungseinheit, wobei sich die zweite Bildstabilisierungseinheit in der vierten Stabilisierungsposition befindet.
Im Anschluss daran erfolgt ein Ermitteln einer ersten Summe der ersten Bildgüte und der zweiten Bildgüte. Ferner erfolgt ein Ermitteln einer zweiten Summe der dritten Bildgüte und der vierten Bildgüte. Ferner erfolgen ein Auswählen der höheren Summe aus der Menge der ersten Summe und der zweiten Summe sowie ein Bestimmen derjenigen Stabilisierungspositionen mit der höheren Summe. Die oben beschriebenen Verfahrensschritte können beispielsweise durch den Hersteller erfolgen. Ferner kann beispielsweise ein Benutzer des optischen Systems zudem eine Bildstabilisierung durchführen. Dabei wird die erste Bildstabilisierungseinheit an diejenige Stabilisierungsposition mit der höheren Summe der Bildgüten (also entweder an die erste Stabilisierungsposition oder an die dritte Stabilisierungsposition) geführt. Ferner wird die zweite Bildstabilisierungseinheit an diejenige Stabilisierungsposition (also entweder an die zweite Stabilisierungsposition oder an die vierte Stabilisierungsposition) mit der höheren Summe der Bildgüten geführt. Anschließend erfolgt die Bildstabilisierung wie oben bereits beschrieben.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode aufweist, der in einen Steuerungsprozessor eines optischen Systems ladbar ist (bzw. geladen ist) und der bei einem Ab/auf in dem Steuerungsprozessor das optische System derart steuert, dass ein Verfahren mit mindestens einem der vorgenannten Merkmale oder einer Kombination von mindestens zwei der vorgenannten Merkmale durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft auch ein optisches System, das mindestens eines der oben und/oder nachfolgend genannten Merkmale oder eine Kombination aus mindes- tens zwei der oben genannten Merkmale und/oder unten genannten Merkmale aufweist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System mindestens eine erste Abbildungseinheit und mindestens eine zweite Abbildungseinheit aufweist. Die erste Abbildungseinheit weist mindestens ein erstes Objektiv, mindestens eine erste Bildstabilisierungseinheit und mindestens ein erstes Okular auf. Darüber hinaus weist die zweite Abbildungseinheit mindestens ein zweites Objektiv, mindestens eine zweite Bildstabilisierungseinheit und mindestens ein zweites Okular auf. Ferner weist das optische System mindestens einen Steuerungsprozessor auf, der mit einem Programmcode versehen ist, der mindestens eines der vorgenannten Merkmale oder eine Kombination von mindes- tens zwei der genannten Merkmale aufweist. Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mittels Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1A eine erste schematische Darstellung eines optisches Systems in Form eines Fernglases mit einer Knickbrücke;
Fig. 1 B eine zweite schematische Darstellung des Fernglases nach
Figur 1A;
Fig. 2A eine dritte schematische Darstellung des Fernglases nach
Figur 1A;
Fig. 2B eine erste Schnittdarstellung des Fernglases entlang der Linie
A-A gemäß Figur 2A;
Fig. 2C eine zweite Schnittdarstellung des Fernglases entlang der
Linie A-A gemäß Figur 2A;
Fig. 2D eine vergrößerte Schnittdarstellung der Bildstabilisierungseinheit des Fernglases gemäß den Figuren 2B und 2C;
Fig. 3A eine schematische Darstellung einer Justiereinrichtung für das
Fernglas nach Figur 1 ;
Fig. 3B eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines ersten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines zweiten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines dritten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines vierten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; eine schematische Darstellung eines weiteren Fernglases; eine Schnittdarstellung des Fernglases entlang der Linie A-A gemäß Figur 7A; eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie schematische Darstellungen von zweiten Bildern im Toleranz bereich eines ersten Bildes bei verschiedenen Knickwinkeln eines Fernglases.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines optischen Systems in Form eines binokularen Fernglases 1 besprochen (nachfolgend nur Fernglas genannt). Es wird aber explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf ein binokulares Fernglas eingeschränkt ist. Vielmehr ist die Erfindung für jedes optische System geeignet, beispielsweise auch für ein Fernrohr.
Figur 1A zeigt eine erste schematische Darstellung des Fernglases 1 , welches ein tubusförmiges erstes Gehäuse 2 und ein tubusförmiges zweites Gehäuse 3 aufweist. Durch das erste Gehäuse 2 verläuft eine erste optische Achse 10.
Hingegen verläuft durch das zweite Gehäuse 3 eine zweite optische Achse 11. Bei dem Fernglas 1 handelt es sich um ein nicht zentriertes optisches System mit
Toleranzen. Hinsichtlich der entsprechenden Definition einer optischen Achse wird daher auf weiter oben verwiesen.
Das erste Gehäuse 2 ist mit dem zweiten Gehäuse 3 über eine Knickbrücke 4 verbunden. Die Knickbrücke 4 weist ein erstes Scharnierteil 5 auf, welches an dem ersten Gehäuse 2 angeformt ist. Ferner weist die Knickbrücke 4 ein zweites Scharnierteil 6 auf, welches an dem zweiten Gehäuse 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), so dass die relative Position des ersten Gehäuses 2 und des zweiten Gehäuses 3 zueinander eingestellt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 auf den Augenabstand eines Benutzers einzustellen, so dass zum einen das erste Gehäuse 2 an dem einen der beiden Augen des Benutzers angeordnet ist und so dass zum anderen das zweite Gehäuse 3 an dem anderen der beiden Augen des Benutzers angeordnet ist.
Figur 1 B zeigt eine weitere Darstellung des Femglases 1. Das erste Gehäuse 2 weist ein erstes optisches Teilsystem 12 (erste Abbildungseinheit) auf. Das erste optische Teilsystem 12 ist mit einem ersten Objektiv 14A, mit einer als erstes Prismensystem ausgebildeten 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 Bi/dstabilisierungseinheit 16A) lateral etwas versetzt, so dass es zu einer stufigen Ausbildung der ersten optischen Achse 10 kommt.
Das erste Objektiv 14A besteht bei diesem Ausführungsbe/sp/el aus einer ersten Fronteinheit 51 A und einer ersten Fokussiereinheit 52A. Weitere Ausführungsfor- men des ersten Objektivs 14A sehen eine unterschiedliche Anzahl an einzelnen Linsen oder aus Linsen bestehenden KittgJiede n 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.
Das zweite Gehäuse 3 weist ein zweites optisches Teilsystem 13 (zweite Abbildungseinheit) 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 11 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 11 kommt. Das zweite Objektiv 14B besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einer zweiten Fronteinheit 51 B und einer zweiten Fokussiereinheit 52B. Weitere Ausführungsformen des zweiten Objektivs 14B sehen eine unterschiedliche Anzahl an einzelnen Linsen oder aus Linsen bestehenden Kittgliedern vor. Zum Zwecke einer Fokussierung des durch Fernglas 1 betrachteten Objekts O kann entweder das zweite Okular 17B oder die zweite Fokussiereinheit 52B axial entlang der zweiten optischen Achse 1 1 verschoben werden.
Bei beiden oben dargestellten optischen Teilsystemen 12, 13 ist die Strahlrichtung der in die optischen Teilsysteme 12, 13 einfallenden Lichtstrahlen wie folgt: Objekt O - Objektiv 14A, 14B - Bildstabilisierungseinheit (Prismensystem) 16A, 16B - Okular 17A, 17B - Auge 5A, 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 optischen Achsen 10 und 1 1 verschoben werden können.
Sowohl das erste Objektiv 14A als auch das zweite Objektiv 14B erzeugen bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein reales, relativ zum betrachteten Objekt O auf dem Kopf stehendes Bild in einer dem jeweiligen Objektiv 14A, 14B zugeordneten Bildebene. Das dem ersten Objektiv 14A zugeordnete erste Prismensystem 16A (erste Bildstabilisierungseinheit) sowie das dem zweiten Objektiv 14B zugeordnete zweite Prismensystem 16B (zweite Bildstabilisierungseinheit) werden zur Bildaufrichtung verwendet. Somit wird das auf dem Kopf stehende Bild wieder aufgerichtet und in einer neuen Bildebene, der ersten Zwischenbildebene 23A bzw. der zweiten 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 ersten Zwischenbildebene 23A ist beispielsweise eine das Sehfeld scharf begrenzende erste Feldblende angeordnet. Ferner kann beispielsweise in der zweiten Zwischenbildebene 23B eine das Sehfeld scharf begrenzende zweite Feldblende angeordnet sein. Das erste Okular 17A wird verwendet, um das Bild der ersten 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 zweiten Zwischenbildebene 23B in eine beliebige Entfernung, z.B. ins Unendliche oder in eine andere Entfernung, abzubilden.
Die Aperturblende des ersten optischen Teilsystems 12 bzw. des zweiten optischen Teilsystems 13 (in Figur 1B nicht dargestellt) kann entweder durch eine Fassung eines optischen Elements des entsprechenden optischen Teilsystems 12 bzw. 13 oder durch eine separate Blende gebildet sein. Sie kann in Strahlrichtung durch das entsprechende optische Teilsystem 12 bzw. 3 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 und an dem zweiten Okular 17B jeweils ausziehbare, ausdrehbare oder umklappbare Augenmuscheln (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Figur 2A zeigt eine schematische Darstellung des ersten optischen Teilsystems 12, das in dem ersten Gehäuse 2 angeordnet ist. Das in dem zweiten Gehäuse 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.
Entlang der ersten optischen Achse 10 sind von dem Objekt O in Richtung des ersten Auges 15A des Benutzers das erstes Objektiv 14A, die erste Bildstabilisierungseinheit 16A sowie das erste Okular 17A angeordnet. Bei dem hier dargestell- ten Ausführungsbeispiel ist die erste Bildstabilisierungseinheit 16A als Prismen- umkehrsystem 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 2A zeigt eine weitere schematische Darstellung des Fernglases 1. Figur 2A beruht auf der Figur 1B. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 2A 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 den Figuren 2B und 2C detaillierter dargestellt. Die erste Kardanik 60A weist eine erste äußere Aufhängung 61 A auf, die über eine erste Achse 18A an dem ersten Gehäuse 2 angeordnet ist. Die erste äußere Aufhängung 61A 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 24 B vorgesehen, mittels welcher die erste äußere Aufhängung 61A um die erste Achse 18A gedreht wird. Figur 2D zeigt das Vorgenannte in einer vergrößerten Darstellung. Die erste Bildstabilisierungseinheit 16A wird mittels Klemmhalter 71 an der ersten inneren Aufhängung 62A gehalten.
Die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B ist an der zweiten Kardanik 60B angeordnet. Die zweite Kardanik 60B weist eine zweite äußere Aufhängung 61 B auf, die über eine dritte Achse 18B an dem zweiten Gehäuse 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.
Darüber hinaus ist das Fernglas 1 mit einem Knickwinkelsensor 40 (vgl. Figur 1B) versehen. Die Verwendung des Knickwinkelsensors 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. Es ist wünschenswert, für die Bildstabilisierung die genaue relative Lage der jeweiligen Drehachsen zu kennen. Der Knickwinkelsensor 40 ermittelt nun einen so genannten Knickbrückenwinkel α zwischen einer ersten Scharnierteilachse 72 des ersten Scharnierteils 5 und einer zweiten Scharnierteilachse 73 des zweiten Schamierteils 6, wobei die erste Scharnierteilachse 72 und die zweite Scharnierteilachse 73 einen gemeinsamen Schnittpunkt mit der Gelenkachse 74 aufweisen (vgl. Figuren 2B und 2C). Dabei ist es beispielsweise vorgesehen, mittels des Knickwinkelsensors 40 den tatsächlichen Knickbrückenwinkel σ zu bestimmen, was nachfolgend erläutert wird. Beispielsweise kann der Knickbrückenwinkel α in der Figur 2B, in welcher die erste Achse 18A und die dritte Achse 18B parallel zueinander angeordnet sind, bereits 175° betragen. In der Figur 2C 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 Knickbrückenwinkel 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 Gehäuses 2 in Koordinaten eines zweiten Koordinatensystems von Baueinheiten des zweiten Gehäuses 3.
Das Fernglas 1 weist einen Steuerungsprozessor 63 auf (vgl. Figur 1B). In den Steuerungsprozessor 63 ist ein Programmcode geladen, der bei Ablauf in dem Steuerungsprozessor 63 das Fernglas 1 derart steuert, dass das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird. Das Fernglas 1 weist ferner eine Speichereinheit 64 auf (vgl. Figur 1B), die zur Speicherung von Daten dient, insbesondere von Daten, die weiter unten noch erläutert werden.
Das erläuterte Fernglas 1 eignet sich zur Ausführung von verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Einige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend näher erläutert. Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beispielsweise eine Justiereinrichtung verwendet, die in der Figur 3A schematisch dargestellt ist. Die Figur 3A beruht auf der Figur 2Ä. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Vor der ersten Fronteinheit 51 A ist eine erste Lichtquelle 75A angeordnet, die zueinander parallel ausgerichtete Lichtstrahlen in Richtung der ersten Fronteinheit 51 A ausstrahlt. Zwischen dem ersten Okular 17A und einer Bilderfassungseinheit 76 ist ein Spiegel 77A angeordnet. Vor der zweiten Fronteinheit 51 B ist eine zweite Lichtquelle 75B angeordnet, die zueinander parallel ausgerichtete Lichtstrahlen in Richtung der zweiten Fronteinheit 51 B ausstrahlt. Zwischen dem zweiten Okular 17B und der Bilderfassungseinheit 76 ist ein Teilerwürfel 77B angeordnet. Figur 3A zeigt nur die aus dem ersten optischen Teilsystem 12 und dem zweiten optischen Teilsystem 13 austretenden Lichtstrahlen, Diese aus dem ersten optischen Teilsystem 12 und dem zweiten optischen Teilsystem 13 austretenden Lichtstrahlen werden über den Spiegel 77A und den Teilerwürfel 77B zu einer Dekollimatorlinse 78 geführt, welche die Lichtstrahlen in die Ebene der Bilderfassungseinheit 76 fokussiert, welche in der Bildebene angeordnet ist. Die Bilderfassungseinheit 76 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als CMOS ausgebildet. Die Erfindung ist aber auf diese Bilderfassungseinheit nicht eingeschränkt. Vielmehr ist jede geeignete Bilderfassungseinheit verwendbar. Die nun nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäiien Verfahrens umfassen zum einen Verfahrensschritte, welche in der Justiereinrichtung vom Hersteller durchgeführt werden, und zum anderen Verfahrensschritte, die ein Benutzer des Fernglases 1 nach der Justierung durchführen kann. Anhand der Figur 3B wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Dabei zeigt die Figur 3B zum einen Schritte des Verfahrens (Verfahrensschritte S1 bis S4), welche in der in Figur 3A dargestellten Justiereinrichtung durchgeführt werden, und zum anderen einen Schritt (Verfahrensschritt S5), welcher ein Benutzer des Fernglases 1 nach Justierung des Fernglases 1 durchführen kann.
Die Ausrichtung der Justiereinrichtung ist dabei derart gewählt, dass ohne das Fernglas 1 die Lichtpunkte der ersten Lichtquelle 75A und der zweiten Lichtquelle 75B ebenfalls in der Ebene der Bilderfassungseinheit 76 abgebildet werden. Dies definiert den Koordinatenursprung. Die beiden Lichtpunkte liegen in der Bildebene genau übereinander. Somit ist die parallele Ausrichtung der Lichtbündel der ersten Lichtquelle 75A und der Lichtbündel der zweiten Lichtquelle 75B zueinander gewährleistet.
Im Verfahrensschritt S1 wird mittels des ersten optischen Teilsystems 12 (der ersten Abbildungseinheit) das Objekt O in die Ebene der Bilderfassungseinheit 76 abgebildet (erstes Bild). Mittels des zweiten optischen Teilsystems 13 (zweite Abbildungseinheit) wird das Objekt O ebenfalls in die Ebene der Bilderfassungseinheit 76 abgebildet (zweites Bild). Im Verfahrensschritt S2 ist es nun vorgesehen, dass eine erste Richtungsabweichung des ersten Bilds auf der Ebene der Bilderfassungseinheit 76 relativ zum Koordinatenursprung bestimmt wird. Ferner wird eine zweite Richtungsabweichung des zweiten Bilds auf der Ebene der Bilderfassungseinheit 76 relativ zum Koordinatenursprung bestimmt. Mittels der ersten Richtungsabweichung und der zweiten Richtungsabweichung erfolgt ein Bestimmen einer relativen Richtungsdifferenz des ersten Bildes zum zweiten Bild. Die relative Richtungsdifferenz entspricht im Grunde einem Richtungsvektor, dessen Betrag und Richtung die relative Lage (Abstand und Position) des ersten Bildes zum zweiten Bild auf der Ebene der Bilderfassungseinheit 76 wiedergibt.
Im Anschluss daran erfolgt in einem Verfahrensschritt S3 ein Bewegen der Bildstabilisierungseinheiten 16A und 16B. Genauer gesagt, wird die erste Bildstabilisierungseinheit 16A von einer ersten Ausgangsposition, in der sich die erste Bildstabilisierungseinheit 16A befindet, in eine erste Stabilisierungsposition bewegt. Die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B wird von einer zweiten Ausgangsposition, in welcher sich die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B befindet, in eine zweite Stabilisierungsposition bewegt. Das Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A in die erste Stabilisierungsposition erfolgt beispielsweise durch Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A quer zur ersten opti- sehen Achse 10 und/oder durch Kippen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A um die erste optische Achse 10. Das Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B in die zweite Stabilisierungsposition erfolgt beispielsweise durch Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B quer zur zweiten optischen Achse 1 1 und/oder durch Kippen der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B um die zweite optische Achse 11. Das Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A in die erste Stabilisierungsposition und das Bewegen der zweiten Bildstabiiisie- rungseinheit 16B in die zweite Stabilisierungsposition erfolgt derart, dass in der ersten Stabilisierungsposition und in der zweiten Stabilisierungsposition das erste Bild und das zweite Bild„übereinander" liegen, also als ein Bild wahrgenommen werden.
Im Verfahrensschritt S4 werden nun die erste Stabilisierungsposition und die zweite Stabilisierungsposition in der Speichereinheit 64 gespeichert. Wenn nun die erste Bildstabilisierungseinheit 16A aus der ersten Stabilisierungsposition und/oder die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B aus der zweiten Stabilisie- rungsposition bewegt wird/werden, können durch erneutes Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A in die gespeicherte erste Stabilisierungsposition und erneutes Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B in die gespeicherte zweite Stabilisierungsposition stets wieder die aus dem Fernglas 1 austretenden Lichtstrahlen parallel zueinander ausgerichtet werden.
Nach Durchführung der Verfahrensschritte S1 bis S4 ist das Fernglas 1 justiert. In einem weiteren Verfahrensschritt S5 kann nun ein Benutzer des Fernglases 1 eine Bildstabilisierung durchführen. Die Bildstabilisierung erfolgt durch Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A um die erste Stabilisierungsposition und/oder durch Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B um die zweite Stabiiisierungsposition. Beispielsweise umfasst das Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A um die erste Stabilisierungsposition ein Verkippen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A um die erste Stabilisierungsposition und/oder ein Verschieben der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A an der ersten Stabilisie- rungsposition in einer Richtung senkrecht zur ersten optischen Achse 10. Ferner umfasst das Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B beispielsweise ein Verkippen der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B um die zweite Stabilisierungsposition und/oder ein Verschieben der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B an der zweiten Stabilisierungsposition in einer Richtung senkrecht zur zweiten optischen Achse 11.
Ein Ablauf eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 4 schematisch dargestellt. Das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 4 umfasst ebenfalls die Verfahrensschritte S1 bis S3 des Ausführungsbei- Spiels gemäß der Figur 3B. Insofern wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. Nach dem Verfahrensschritt S3 folgt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 4 ein Verfahrensschritt S6. Im Verfahrenschritt S6 wird die erste Bildstabilisierungseinheit 16A in die erste Ausgangsposition bewegt und dort festgesetzt. Ferner wird die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B in die zweite Ausgangsposition bewegt und dort festgesetzt. Nun erfolgt eine weitere Ausrichtung der aus dem Fernglas 1 austretenden Lichtstrahlen. Hierbei werden bei diesem Ausführungsbeispiel im Verfahrensschritt S7 durch Bewegen einer weiteren optischen Einheit (erste optische Einheit) im ersten optischen Teilsystem 12 und durch Bewegen einer weiteren optischen Einheit (zweite optische Einheit) im zweiten optischen Teilsystem 13 die aus dem Fernglas 1 austretenden Lichtstrahlen zueinander ausgerichtet. Die werkseitige Justierung ist damit abgeschlossen. Im Anschluss daran kann ein Benutzer des Fernglases 1 eine Bildstabilisierung durchführen (Verfahrensschritt S8).
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist schema- tisch in der Figur 5 dargestellt. Bei diesem Verfahren wird der Knickwinkel der Knickbrücke 4 berücksichtigt. Beispielsweise wird dabei berücksichtigt, dass, falls die beiden Lichtpunkte der ersten Lichtquelle 75A und der zweiten Lichtquelle 75B beispielsweise in einem Bereich von +/- 10° zur Knickachse abgebildet werden, bei jeder Knickung des Fernglases 1 der Toleranzbereich, der bereits weiter oben beschrieben wurde, nicht verlassen wird. Im Grunde sollte bei jedem Knickwinkel geprüft werden, ob der Toleranzbereich eingehalten wird. Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es im Verfahrensschritt S1A nun vorgesehen, dass das Abbilden des Objekts O mittels des ersten optischen Teilsystems 12 (erste Abbildungseinheit) und des zweiten optischen Teilsystems 13 (zweite Abbildungseinheit) in die Ebene der Bilderfassungseinheit 76 erfolgt. In einem weiteren Verfahrensschritt S2A wird nun die erste Position des ersten Bilds relativ zur Gelenkachse 74 (Knickachse) bestimmt. Ferner wird die zweite Position des zweiten Bilds relativ zur Gelenkachse 74 (Knickachse) bestimmt.
In einem Verfahrensschritt S4A wird dann die erste Bildstabilisierungseinheit 16A von der ersten Ausgangsposition in die erste Stabilisierungsposition bewegt und/oder die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B wird von der zweiten Ausgangsposition in die zweite Stabilisierungsposition bewegt. Auch hier erfolgt das Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A und der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B derart, dass das erste Bild und das zweite Bild übereinander liegen. Das Übereinanderliegen erfolgt an einer festgelegten Referenzposition relativ zur Gelenkachse 74 (Knickachse). Hierdurch wird erzielt, dass die parallel zueinander ausgerichteten und in das Fernglas 1 eintretenden Lichtstrahlen beim Austreten aus dem Fernglas 1 sowohl parallel zueinander als auch parallel zur Gelenkachse 74 ausgerichtet sind . Die Referenzposition sollte vorgebbare Kriterien erfüllen . Beispielsweise ist es vorgesehen, dass sowohl eine Winkeldifferenz w1 zwischen der Ausrichtung der Lichtstrahlen, die aus dem ersten optischen Teilsystem 12 treten, zu der Gelenkachse 74 als auch eine Winkeldifferenz w2 zwischen der Ausrichtung der Lichtstrahlen, die aus dem zweiten optischen Teilsystem 13 treten, zu der Gelenkachse 74 bestimmte Größen nicht überschreiten sollten, beispielsweise sollte die betragsmäßige Addition der Winkeldifferenz w1 und der Winkeldifferenz w2 ein Viertel des schmälsten Toleranzbereichs (w1 +w2 .520') betragen. Alternativ kann man beispielsweise auch verlangen, dass die betragsmäßige Addition der Winkeldifferenzen innerhalb eines rechteckigen Toleranzbereichs liegen soll. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass beim Knicken des Fernglases 1 eine resultierende Winkeldifferenz w3 zwischen den beiden Ausrichtungen des ersten optischen Teilsystems 12 und des zweiten optischen Teilsystems 13 einen Toleranzbereich nicht verfässt. Dies wird anhand der Figuren ΘΑ bis 9C näher erläutert. In der Figur 9A ist ein Toleranzbereich des ersten Bilds B1 des ersten optischen Teilsystems 12 in der Bildebene dargesteift. Das Fernglas 1 ist für die in Figur 9A dargestellte vollständig geöffnet. Mit B2a und B2b sind zwei unterschiedliche Beispiele von Bildern des zweiten optischen Teilsystems 13 dargestellt. Das erste Beispiel umfasst das erste Bild B1 , die Knickachse 74, das zweite Bild B2a sowie die Winkeldifferenzen w1 und w2a. Das zweite Beispiel umfasst das erste Bild B1 , die Knickachse 74, das zweite Bild B2b sowie die Winkeldifferenzen w1 und w2b. Die Figuren 9B und 9C zeigen nun das Verhalten der zweiten Bilder B2a und B2b, wenn das Fernglas 1 in 15°-Schritten geknickt wird (Figur 9B Knickwinkel 15°; Figur 9C Knickwinkel 30°). Bei dem ersten Beispiel bleibt beim Knicken des Fernglases 1 das zweite Bild B2a im Toleranzbereich TB des ersten Bildes B1. Hingegen wandert beim zweiten Beispiel das zweite Bild B2b aus dem Toleranzbereich TB heraus. Der dargestellte Toleranzbereich TB entspricht einer Konvergenz s 20' (waagerecht), einer Divergenz £ 60' (waagerecht) und einer Dipvergenz s 20' (senkrecht) nach der Norm DIN ISO 14133. ln einem weiteren Verfahrensschritt S5A werden nun die erste Stabilisierungsposition und die zweite Stabilisierungsposition in der Speichereinheit 64 gespeichert.
Die vorgenannten Verfahrensschritte S1A bis S5A können für eine Vielzahl von einstellbaren Knickwinkeln vorgenommen werden. Man erhält demnach für jeden einstellbaren Knickwinkel eine bestimmte erste Stabilisierungsposition und eine bestimmte zweite Stabilisierungsposition, die dann in Abhängigkeit des einstellbaren Knickwinkels in die Speichereinheit 64 gespeichert werden. Wenn das erste Gehäuse 2 und das zweite Gehäuse 3 um die Gelenkachse 74 zur Einstellung eines Knickwinkels verschwenkt werden, dann werden die erste Bildstabilisierungseinheit 16A an die zugehörige gespeicherte erste Stabilisierungsposition und die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B an die zugehörige gespeicherte zweite Stabilisierungsposition für diesen eingestellten Knickwinkel bewegt. Mit den oben geschilderten Verfahrensschritten ist die Justierung des Fernglases 1 abgeschlossen. Ein Benutzer des Fernglases 1 kann nun in einem weiteren Verfahrensschritt S6A eine Bildstabilisierung durchführen.
Eine Ausrichtung der aus dem Fernglas 1 austretenden Lichtstrahlen sowie der Gelenkachse 74 (Knickachse) kann auch durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt werden, das nun anhand der Figur 6 näher erläutert wird. In einem Verfahrensschritt S1 C wird nun ein erster Knickwinkel durch Bewegen des ersten Gehäuses 2 und des zweiten Gehäuses 3 um die Gelenkachse 74 eingestellt. In weiteren Verfahrensschritten S2C und S3C werden nun die erste Bildstabilisierungseinheit 16A in eine erste Stabilisierungsposition und die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B in eine zweite Stabilisierungsposition bewegt. Es erfolgt dann in einem Verfahrensschritt S4C ein Abbilden des Objekts O mittels des ersten optischen Teilsystems 12 (erste Abbildungseinheit) und des zweiten optischen Teilsystems 13 (zweite Abbildungseinheit), wobei ein erstes Bild durch das erste optische Teilsystem 12 in die Ebene der Bilderfassungseinheit 76 abgebildet wird und wobei ein zweites Bild durch das zweite optische Teilsystem 13 in die Ebene der Bilderfassungseinheit 76 abgebildet wird.
Es erfolgt sodann ein Bestimmen einer ersten Bildgüte des ersten optischen Teilsystems 12, wobei sich die erste Bildstabilisierungseinheit 16A in der ersten Stabilisierungsposition befindet. Ferner erfolgt ein Bestimmen einer zweiten Bildgüte des zweiten optischen Teilsystems 13, wobei sich die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B in der zweiten Stabilisierungsposition befindet (Verfahrensschritt S5C). Die Bestimmung der ersten Bildgüte und der zweiten Bildgüte erfolgt beispielsweise mittels einer Messung der Modulations-Transfer-Funktion von einem Lichtspalt. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann beispielsweise ein möglichst kleiner Lichtpunkt beobachtet und dessen Form ausgewertet werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann auch die Summe der Grenzauflösungen durch Beobachtung eines Streifenmusters oder eines Siemenssterns verwendet werden.
In Verfahrensschritten S6C und S7C erfolgen dann ein erneutes Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A in eine dritte Stabilisierungsposition und ein erneutes Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B in eine vierte Stabilisierungsposition. Darüber hinaus erfolgt ein erneutes Abbilden des Objekts O mittels des ersten optischen Teilsystems 12 (erste Abbildungseinheit) und des zweiten optischen Teilsystems 13 (zweite Abbildungseinheit) im Verfahrensschritt S8C.
Im Anschluss daran erfolgt ein Bestimmen einer dritten Bildgüte des ersten optischen Teilsystems 12 (erste Abbildungseinheit), wobei sich die erste Bildstabi- (isierungseinheit 6A in der dritten Stabilisierungsposition befindet. Darüber hinaus erfolgt ein Bestimmen einer vierten Bildgüte des zweiten optischen Teilsystems 13 (zweite Abbildungseinheit), wobei sich die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B in der vierten Stabilisierungsposition befindet. Hinsichtlich der Bestim- mung der dritten Bildgüte und der vierten Bildgüte gilt ebenfalls das bereits weiter oben Gesagte.
Im Anschluss daran erfolgt in einem Verfahrensschritt S10C ein Auswählen der Bildgüte. Hierzu erfolgt ein Ermitteln einer ersten Summe der ersten Bildgüte und der zweiten Bildgüte. Ferner erfolgt ein Ermitteln einer zweiten Summe der dritten Bildgüte und der vierten Bildgüte. Ferner erfolgen ein Auswählen der höheren Summe aus der Menge der ersten Summe und der zweiten Summe sowie ein Bestimmen derjenigen Stabilisierungspositionen mit der höheren Summe. Hiermit ist die Justierung des Fernglases 1 werkseitig abgeschlossen. Bei einer Benutzung des Fernglases 1 kann dann ein Benutzer eine Bildstabilisierung durchführen, wobei die erste Bildstabilisierungseinheit 16A und die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B an den im Verfahrensschritt S10C ermittelten Stabilisierungspositionen angeordnet sind (Verfahrensschritt S11 C). Bei einer besonderen Ausführungsform des in Figur 6 beschriebenen Verfahrens werden zahlreiche Bildgüten (also mehr als zwei Bildgüten) für jeden einstellbaren Knickwinkel auf die in Figur 6 dargestellte Weise ermittelt. Die Auswahl der Bildgüte und der zugehörigen Stabilisierungsposition in Abhängigkeit eines jeweiligen einstellbaren Knickwinkels erfolgt dann beispielsweise mittels einer Ausgleichsrechnung (Fitting). Geht man davon aus, dass die Werte der Bildgüte in Form einer Gaufi'schen Glockenkurve verteilt sind, kann mittels eines Fits der Scheitelpunkt der Gauß'schen Glockenkurve bestimmt werden. Dieser bestimmt dann die auszuwählende Bildgüte und die zugehörige Stabilisierungsposition für den eingestellten Knickwinkel.
Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform des in Figur 6 beschriebenen Verfahrens erfolgt die Auswahl der Bildgüte und der zugehörigen Stabilisierungsposition in Abhängigkeit eines einstellbaren Knickwinkels mittels einer iterativen Berechnungsmethode. Die Stabilisierungspositionen werden mit einer festen Schrittweite verändert und die entsprechende Bildgüte wird bewertet. Wenn die Bildgüte sich bei jedem Schritt verbessert, dann wird die Schrittweite und Richtung der Positionsänderung beibehalten. Bei einer Verschlechterung der Bewertung wird die Schrittweite reduziert und die Richtung der Positionsänderung invertiert. Bei einer dann genügend geringen Schrittweite wird das Verfahren beendet und dann ist der optimale Punkt für die Stabilisierung gefunden.
Da die erste Bildstabilisierungseinheit 16A bzw. die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B beispielsweise in der Stabilisierungsposition in zwei Raumrichtungen (Dimensionen) bewegt werden kann, kann das Verfahren beispielsweise für jede der beiden Raumrichtungen angewendet werden. Dies kann beispielsweise nacheinander oder auch gleichzeitig erfolgen.
Die Figuren 7A und 7B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Fernglases 1. Figur 7A beruht auf der Figur 2A. Figur 7B ist eine Schnittdarstellung des Fernglases 1 gemäß der Figur 7A entlang der Linie A-A und beruht auf der Figur 2B. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2A weist das Ausführungsbeispiel der Figuren 7A und 7B nur ein einzelnes Gehäuse 100 auf, in dem alle optischen Einheiten des Fernglases 1 angeordnet sind. Ferner weist das Ausführungsbeispiel der Figuren 7A und 7B eine einzelne Kardanik auf, nämlich die erste Kardanik 60A. Sowohl die erste Bildstabilisierungseinheit 16A als auch die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B sind an der ersten Kardanik 60A angeordnet. Die erste Kardanik 60A weist die erste äußere Aufhängung 61 A auf, die über eine erste Achse 18A an dem Gehäuse 100 angeordnet ist. Die erste äußere Aufhängung 61 A ist drehbar um die erste Achse 18A angeordnet. Ferner weist die erste Kardanik 60A die erste innere Aufhängung 62A auf, die über eine zweite Achse 19A an der ersten äußeren Aufhängung 61 A drehbar angeordnet ist. Über eine erste Antriebseinheit 24A wird die erste innere Aufhängung 62A um die zweite Achse 19A gedreht. Ferner ist die zweite Antriebseinheit 24B vorgesehen, mittels welcher die erste äußere Aufhängung 61 A um die erste Achse 18A gedreht wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die erste Bildstabilisierungseinheit 16A und die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B im Grunde eine einzelne Bildstabilisierungseinheit. Sowohl die erste Bildstabilisierungseinheit 16A als auch die zweite Bildstabilisierungseinheit 6B werden bei einer Bewegung der ersten Kardanik 60A in dieselbe Richtung bewegt.
Eine Ausrichtung der aus dem Fernglas 1 gemäß den Figuren 7A und 7B austretenden Lichtstrahlen kann auch durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt werden, das nun anhand der Figur 8 näher erläutert wird.
In einem Verfahrensschritt S1 D werden die erste Bildstabilisierungseinheit 16A und die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B in eine erste Stabilisierungsposition bewegt. Es erfolgt dann in einem Verfahrensschritt S2D ein Abbilden des Objekts O mittels des ersten optischen Teilsystems 12 (erste Abbildungseinheit) und des zweiten optischen Teilsystems 13 (zweite Abbildungseinheit), wobei ein erstes Bild durch das erste optische Teilsystem 12 in die Ebene der Bilderfassungseinheit 76 abgebildet wird und wobei ein zweites Bild durch das zweite optische Teilsystem 13 in die Ebene der Bilderfassungseinheit 76 abgebildet wird. Es erfolgt sodann ein Bestimmen einer ersten Bildgüte des ersten optischen Teilsystems 12. Ferner erfolgt ein Bestimmen einer zweiten Bildgüte des zweiten optischen Teilsystems 13 (Verfahrensschritt S3D). Die Bestimmung der ersten Bildgüte und der zweiten Bildgüte erfolgt beispielsweise wie bereits weiter oben erläutert. Im Verfahrensschritt S4D erfolgt dann ein erneutes Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit 16A und der zweiten Bildstabilisierungseinheit 16B in eine zweite Stabilisierungsposition. Darüber hinaus erfolgt ein erneutes Abbilden des Objekts O mittels des ersten optischen Teilsystems 12 (erste Abbildungseinheit) und des zweiten optischen Teilsystems 13 (zweite Abbildungseinheit) im Verfahrensschritt S5D.
Im Anschluss daran erfolgt ein Bestimmen einer dritten Bildgüte des ersten optischen Teilsystems 12 (erste Abbildungseinheit). Darüber hinaus erfolgt ein Bestimmen einer vierten Bildgüte des zweiten optischen Teilsystems 13 (zweite Abbildungseinheit). Hinsichtlich der Bestimmung der dritten Bildgüte und der vierten Bildgüte gilt ebenfalls das bereits weiter oben Gesagte.
Im Anschluss daran erfolgt in einem Verfahrensschritt S7D ein Auswählen der Bildgüte. Hierzu erfolgt ein Ermitteln einer ersten Summe der ersten Bildgüte und der zweiten Bildgüte. Ferner erfolgt ein Ermitteln einer zweiten Summe der dritten Bildgüte und der vierten Bildgüte. Ferner erfolgen ein Auswählen der höheren Summe aus der Menge der ersten Summe und der zweiten Summe sowie ein Bestimmen derjenigen Stabilisierungspositionen mit der höheren Summe. Hiermit ist die Justierung des Fernglases 1 werkseitig abgeschlossen. Bei einer Benutzung des Fernglases 1 kann dann ein Benutzer eine Bildstabilisierung durchführen, wobei die erste Bildstabilisierungseinheit 6A und die zweite Bildstabilisierungseinheit 16B an der im Verfahrensschritt S7D ermittelten Stabilisierungsposition angeordnet sind (Verfahrensschritt S8D).
Die in der Beschreibung genannten Verfahrensschritte sind beispielhaft in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben. Es wird aber explizit darauf hingewiesen, dass die Reihenfolge der einzelnen Verfahrensschritte durchaus unterschiedlich sein kann. 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
1 Fernglas
2 erstes Gehäuse
3 zweites Gehäuse
4 Knickbrücke
5 erstes Schamierteil
6 zweites Scharnierteil
7 erstes Aufnahmeteil
8 zweites Aufnahmeteil
9 drittes Aufnahmeteil
10 erste optische Achse
11 zweite optische Achse
12 erstes optisches Teilsystem
13 zweites optisches Teilsystem
14A erstes Objektiv
14B zweites Objektiv
15A erstes Auge
15B zweites Auge
16A erste Bildstabilisierungseinheit (erstes Prismensystem)
16B zweite Bildstabilisierungseinheit (zweites Prismensystem)
17A erstes Okular
17B zweites Okular
18A erste Achse
18B dritte Achse
19A zweite Achse
19B vierte Achse
23A erste Zwischenbildebene
23B zweite Zwischenbildebene
24A erste Antriebseinheit
24B zweite Antriebseinheit
24C dritte Antriebseinheit
24D vierte Antriebseinheit 40 Knickwinkelsensor
51 A erste Fronteinheit
51 B zweite Fronteinheit
52A erste Fokussiereinheit
52B zweite Fokussiereinheit
53 Drehknopf 60A erste Kardanik
60B zweite Kardanik
61 A erste äußere Aufhängung
61 B zweite äußere Aufhängung
62A erste innere Aufhängung 62B zweite innere Aufhängung
Steuerungsprozessor
Speichereinheit 71 Klemmhalter
72 erste Scharnierteilachse
73 zweite Scharnierteilachse
74 Gelenkachse
75A erste Lichtquelle
75B zweite Lichtquelle
76 Bilderfassungseinheit
77A Spiegel
77B Teilerwürfel
78 Dekollimatorlinse
100 Gehäuse
O Objekt
B1 erstes Bild
B2a zweites Bild (erstes Beispiel)
B2b zweites Bild (zweites Beispiel) TB Toleranzbereich

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Justieren der Position eines Bildes in einem optischen System (1 ) und zum Betrieb des optischen Systems (1 ), wobei
- das optische System (1 ) mindestens eine erste Abbildungseinheit (12) und mindestens eine zweite Abbildungseinheit (13) aufweist,
- die erste Abbildungseinheit (12) mindestens ein erstes Objektiv (14A), mindestens eine erste Bildstabilisierungseinheit (16A) und mindestens ein erstes Okular (17A) aufweist,
- die zweite Abbildungseinheit (13) mindestens ein zweites Objektiv (14B), mindestens eine zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) und mindestens ein zweites Okular (17B) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Abbilden eines Objekts (O) mittels der ersten Abbildungseinheit (12) und der zweiten Abbildungseinheit (13), wobei ein erstes Bild des Objekts (O) durch die erste Abbildungseinheit (12) in einer Bildebene abgebildet wird und wobei ein zweites Bild des Objekts (O) durch die zweite Abbildungseinheit (13) in der Bildebene abgebildet wird,
- Bestimmen einer relativen Lage des ersten Bilds zum zweiten Bild in der Bildebene,
- Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) von einer ersten Ausgangsposition in eine erste Stabilisierungsposition und/oder Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) von einer zweiten Ausgangsposition in eine zweite Stabilisierungsposition derart, dass das erste Bild und das zweite Bild übereinander liegen, sowie
- Durchführen einer Bildstabilisierung durch Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) um die erste Stabilisierungsposition und/oder durch Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) um die zweite Stabilisierungsposition.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst:
- Speichern der ersten Stabilisierungsposition und der zweiten Stabilisierungsposition,
- Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit (16A) aus der ersten Stabilisierungsposition und Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) aus der zweiten Stabilisierungsposition, sowie
- erneutes Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit ( 16A) in die erste Stabilisierungsposition und erneutes Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) in die zweite Stabilisierungsposition.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst:
- Bewegen mindestens eines ersten optischen Elements der ersten Abbildungseinheit (12) derart, dass das erste Bild in der Bildebene angeordnet ist und/oder Bewegen mindestens eines zweiten optischen Elements der zweiten Abbildungseinheit (13) derart, dass das zweite Bild in der Bildebene angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei
- die erste Abbildungseinheit (12) mindestens ein erstes Gehäuse (2) aufweist,
- die zweite Abbildungseinheit (13) mindestens ein zweites Gehäuse (3) aufweist, - das erste Gehäuse (2) mit dem zweiten Gehäuse (3) über mindestens eine Knickbrücke (4) verbunden ist,
- die Knickbrücke (4) ein an dem ersten Gehäuse (2) angeordnetes erstes Scharnierteil (5) aufweist,
- die Knickbrücke (4) ein an dem zweiten Gehäuse (3) angeordnetes zweites Scharnierteil (6) aufweist, und wobei
- die Knickbrücke (4) eine Knickachse (74) aufweist, um die das erste
Scharnierteil (5) und das zweite Scharnierteil (6) drehbar angeordnet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- die erste Bildstabilisierungseinheit (16A) wird von der ersten Ausgangsposition in die erste Stabilisierungsposition und/oder die zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) wird von der zweiten Ausgangsposition in die zweite Stabilisierungsposition derart bewegt, dass das erste Bild und das zweite Bild an einer festgelegten Referenzposition relativ zur Knickachse (74) übereinanderliegen.
Verfahren zum Justieren der Position eines Bildes in einem optischen System (1 ) und zum Betrieb des optischen Systems (1 ), wobei
- das optische System (1 ) mindestens eine erste Abbildungseinheit (12) und mindestens eine zweite Abbildungseinheit (13) aufweist,
- die erste Abbildungseinheit (12) mindestens ein erstes Objektiv ( 14A) und mindestens ein erstes Okular (17A) aufweist,
- die zweite Abbildungseinheit (13) mindestens ein zweites Objektiv (14B) und mindestens ein zweites Okular (17B) aufweist, - das optische System (1 ) mindestens eine Bildstabilisierungseinheit aufweist, die sowohl zur Bildstabilisierung in der ersten Abbildungseinheit (12) als auch zur Bildstabilisierung in der zweiten Abbildungseinheit (13) ausgebildet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Bewegen der Bildstabilisierungseinheit in eine erste Stabilisierungsposition, - Abbilden eines Objekts (O) mittels der ersten Abbildungseinheit (12), wobei ein erstes Bild in einer Bildebene abgebildet wird, sowie Abbilden des Objekts (O) mittels der zweiten Abbildungseinheit (13), wobei ein zweites Bild in der Bildebene abgebildet wird, - Bestimmen einer ersten Bildgüte der ersten Abbildungseinheit (12) und
Bestimmen einer zweiten Bildgüte der zweiten Abbildungseinheit (13), wobei die Bildstabilisierungseinheit sich in der ersten Stabilisierungsposition befindet, - Erneutes Bewegen der Bildstabilisierungseinheit in eine zweite Stabilisierungsposition,
- Erneutes Abbilden des Objekts (O) mittels der ersten Abbildungseinheit (12), wobei das erste Bild in der Bildebene abgebildet wird, sowie Abbilden des Objekts (O) mittels der zweiten Abbildungseinheit (13), wobei das zweite Bild in der Bildebene abgebildet wird,
- Bestimmen einer dritten Bildgüte der ersten Abbildungseinheit (12) und Bestimmen einer vierten Bildgüte der zweiten Abbildungseinheit (13), wobei die Bildstabilisierungseinheit sich in der zweiten Stabilisierungsposition befindet,
- Bilden einer ersten Summe der ersten Bildgüte und der zweiten Bildgüte sowie Bilden einer zweiten Summe der dritten Bildgüte und der vierten Bildgüte, - Auswählen der höheren Summe aus der Menge der ersten Summe und der zweiten Summe und Bestimmen derjenigen Stabilisierungsposition mit der höheren Summe zur Durchführung einer Bildstabilisierung durch Bewegen der Bildstabilisierungseinheit an diejenige Stabilisierungsposition mit der höheren Summe.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst:
- Speichern der bestimmten Stabilisierungsposition mit der höheren Summe,
- Bewegen der Bildstabilisierungseinheit derart, dass diese aus der ersten Stab/lisierungsposit/on oder der zweiten Stabilisierungsposition herausgebracht wird, sowie
- erneutes Bewegen der Bildstabilisierungseinheit in die bestimmte und gespeicherte Stabilisierungsposition mit der höheren Summe.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem mindestens eine der Bildgüten aus der Menge der ersten Bildgüte, der zweiten Bildgüte, der dritten Bildgüte und der vierten Bildgüte mittels einer Modulations-Transfer-Funktion bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem mindestens eine der Bildgüten aus der Menge der ersten Bildgüte, der zweiten Bildgüte, der dritten Bildgüte und der vierten Bildgüte mittels einer Ausgleichsrechnung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem mindestens eine der Bildgüten aus der Menge der ersten Bildgüte, der zweiten Bildgüte, der dritten Bildgüte und der vierten Bildgüte mittels einer iterativen Berechnungsmethode bestimmt wird.
10. Verfahren zum Justieren der Position eines Bildes in einem optischen System (1 ) und zum Betrieb des optischen Systems (1 ), wobei
- das optische System (1 ) mindestens eine erste Abbildungseinheit (12) und mindestens eine zweite Abbildungseinheit (13) aufweist,
- die erste Abbildungseinheit (12) mindestens ein erstes Gehäuse (2), mindestens ein erstes Objektiv (14A), mindestens eine erste Bildstabilisierungseinheit (16A) und mindestens ein erstes Okular (17A) aufweist, und wobei
- die zweite Abbildungseinheit (13) mindestens ein zweites Gehäuse (3), mindestens ein zweites Objektiv (14B), mindestens eine zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) und mindestens ein zweites Okular (17B) aufweist,
- das erste Gehäuse (2) mit dem zweiten Gehäuse (3) über mindestens eine Knickbrücke (4) verbunden ist,
- die Knickbrücke (4) ein an dem ersten Gehäuse (2) angeordnetes erstes Scharnierteil (5) aufweist,
- die Knickbrücke (4) ein an dem zweiten Gehäuse (2) angeordnetes zweites Scharnierteil (6) aufweist, und wobei - die Knickbrücke (4) eine Knickachse (74) aufweist, um die das erste
Scharnierteil (5) und das zweite Scharnierteil (6) drehbar angeordnet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - Einstellen eines ersten Knickwinkels durch relatives Bewegen des ersten
Gehäuses (2) zum zweiten Gehäuse (3) um die Knickachse (74),
- Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit ( 6A) in eine erste Stabilisierungsposition und Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) in eine zweite Stabilisierungsposition, Abbilden eines Objekts (0) mittels der ersten Abbildungseinheit (12) und der zweiten Abbildungseinheit ( 13), wobei die erste Abbildungseinheit (12) ein erstes Bild in eine Bildebene abbildet und wobei die zweite Abbildungseinheit ( 13) ein zweites Bild in die Bildebene abbildet,
Bestimmen einer ersten Bildgüte der ersten Abbildungseinheit (12), wobei die erste Bildstabilisierungseinheit ( 6A) sich in der ersten Stabilisierungsposition befindet,
Bestimmen einer zweiten Bildgüte der zweiten Abbildungseinheit (13), wobei die zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) sich in der zweiten Stabilisierungsposition befindet,
Erneutes Bewegen der ersten Bildstabilisierungseinheit ( 16A) in eine dritte Stabilisierungsposition sowie erneutes Bewegen der zweiten Bildstabilisierungseinheit (16B) in eine vierte Stabilisierungsposition,
Erneutes Abbilden des Objekts (O) mittels der ersten Abbildungseinheit ( 12) und der zweiten Abbildungseinheit (13), wobei das erste Bild mittels der ersten Abbildungseinheit (12) in der Bildebene abgebildet wird und wobei das zweite Bild mittels der zweiten Abbildungseinheit (13) in der Bildebene abgebildet wird,
Bestimmen einer dritten Bildgüte der ersten Abbildungseinheit (12), wobei sich die erste Bildstabilisierungseinheit (16A) in der dritten Stabilisierungsposition befindet,
Bestimmen einer vierten Bildgüte der zweiten Abbildungseinheit ( 13), wobei sich die zweite Bildstabilisierungseinheit (16B) in der vierten Stabilisierungsposition befindet,
Bilden einer ersten Summe der ersten Bildgüte und der zweiten Bildgüte, Bilden einer zweiten Summe der dritten Bildgüte und der vierten Bildgüte, - Auswählen der höheren Summe aus der Menge der ersten Summe und der zweiten Summe und Bestimmen derjenigen Stabilisierungspositionen mit der höheren Summe aus der Menge der ersten Stabilisierungsposition, der zweiten Stabilisierungsposition, der dritten Stabilisierungsposition und der vierten Stabilisierungsposition zur Durchführung einer Bildstabilisierung.
1 1 . Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode aufweist, der in einen Steuerungsprozessor (63) eines optischen Systems (1 ) ladbar ist und der bei einem Ablauf in dem Steuerungsprozessor das optische System (1 ) derart steuert, dass ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche durchgeführt wird.
12. Optisches System (1 ) mit einem Steuerungsprozessor (63), der ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 11 aufweist.
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