特許 7348949 物体を結像するための光学系及び当該光学系の操作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-12

(45)【発行日】2023-09-21

(54)【発明の名称】物体を結像するための光学系及び当該光学系の操作方法

(51)【国際特許分類】

   G03B 5/00 20210101AFI20230913BHJP

   G02B 23/00 20060101ALI20230913BHJP

   G02B 23/02 20060101ALI20230913BHJP

【ＦＩ】

G03B5/00 J

G02B23/00

G02B23/02

【請求項の数】 32

(21)【出願番号】P 2021539443

(86)(22)【出願日】2020-01-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-24

(86)【国際出願番号】 EP2020050421

(87)【国際公開番号】W WO2020144274

(87)【国際公開日】2020-07-16

【審査請求日】2021-07-06

(31)【優先権主張番号】102019200309.5

(32)【優先日】2019-01-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】504318164

【氏名又は名称】カール・ツアイス・アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】トビシュ，アレクサンダー

【審査官】越河 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０９５４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国実用新案第２０２０１８１０６０７０（ＤＥ，Ｕ１）

【文献】国際公開第２０１４／１０８４２８（ＷＯ，Ａ２）

【文献】特開平１１－２９５７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３２２７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ ５／００ー５／０８

Ｇ０２Ｂ ２３／００

Ｇ０２Ｂ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体（Ｏ）を結像するための光学系（１）であって、
－少なくとも１つの第１の対物レンズ（１４Ａ、１４Ｂ）と、
－少なくとも１つの第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）と、
－少なくとも１つの第１の結像面（２４Ａ、２４Ｂ）、とを備え、
前記第１の対物レンズ（１４Ａ、１４Ｂ）から前記第１の結像面（２４Ａ、２４Ｂ）の方向に見て、最初に前記第１の対物レンズ（１４Ａ、１４Ｂ）、次に前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）、その次に前記第１の結像面（２４Ａ、２４Ｂ）が、第１の光軸（１０、１１）に沿って配置されており
－前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）は、少なくとも１つの第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）と、少なくとも１つの第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）とを有しており、
－前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）は、第１の回転軸（２２Ａ、２２Ｂ）を中心に回転可能に形成されており、
－前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）は、第２の回転軸（２３Ａ、２３Ｂ）を中心に回転可能に形成されている、光学系（１）において、
前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）は、光学ダハユニットであり、第１のダハプリズムとして形成され、
前記第１の回転軸（２２Ａ、２２Ｂ）は前記第２の回転軸（２３Ａ、２３Ｂ）と異なり、
前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）は、アッベ・ケーニッヒ・プリズム系であることを特徴とする、光学系（１）。

【請求項2】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
－前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）は、前記第１の対物レンズ（１４Ａ、１４Ｂ）と前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）との間に配置されていること、
－前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）は、前記第１の対物レンズ（１４Ａ、１４Ｂ）と前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）との間に配置されていること、
のうちの１つを備えることを特徴とする、請求項１に記載の光学系（１）。

【請求項3】

前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）が、少なくとも１つの第１の鏡、少なくとも１つの第１平面鏡、及び／又は、少なくとも１つの第１のプリズムを有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学系（１）。

【請求項4】

前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）は、第１の平面鏡として形成されており、前記第１の平面鏡は、第１の鏡面（２１Ａ、２１Ｂ）を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学系（１）。

【請求項5】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
（ｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）と、前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）のための第１の支持体とを有する少なくとも１つの第１の系が、第１の重心を有し、前記第１の回転軸（２２Ａ、２２Ｂ）が前記第１の重心を通過すること、
（ｉｉ）前記第１の光軸（１０、１１）は、前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）の第１の鏡ユニット（２１Ａ、２１Ｂ）と第１の交点において交差し、前記第１の回転軸（２２Ａ、２２Ｂ）は前記第１の交点を通過すること、
のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする、請求項１～４の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項6】

－前記第１の回転軸（２２Ａ、２２Ｂ）は第１の平面（ｙｚ平面）と交差しており、
－前記第２の回転軸（２３Ａ、２３Ｂ）は前記第１の平面（ｙｚ平面）内にある、
ことを特徴とする、請求項１～５の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項7】

前記光学系（１）の非安定状態においては、前記第２の回転軸（２３Ａ、２３Ｂ）は、前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）の光入射面（２１Ａ、２１Ｂ）に対して垂直に配置されていることを特徴とする、請求項１～６の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項8】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
（ｉ）第１の像取得ユニット（１５Ａ、１５Ｂ、１７Ａ、１７Ｂ）が前記第１の結像面（２４Ａ、２４Ｂ）に配置されること、
（ｉｉ）第１の像取得ユニットが前記第１の結像面（２４Ａ、２４Ｂ）に配置されており、前記第１の像取得ユニットはイメージセンサとして形成されていること、
（ｉｉｉ）前記光学系（１）は、少なくとも第１の接眼レンズ（１７Ａ、１７Ｂ）を備え、前記第１の対物レンズ（１４Ａ、１４Ｂ）から前記第１の結像面（２４Ａ、２４Ｂ）の方向に見て、最初に前記第１の結像面（２４Ａ、２４Ｂ）、次いで前記第１の接眼レンズ（１７Ａ、１７Ｂ）が配置されていること、
のうちの１つを備えることを特徴とする、請求項１～７の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項9】

前記光学系（１）は、第１のハウジング（２、３）を備え、前記第１の対物レンズ（１４Ａ、１４Ｂ）、前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）、及び前記第１の結像面（２４Ａ、２４Ｂ）は、前記第１のハウジング（２、３）内に配置されていることを特徴とする、請求項１～８の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項10】

前記光学系（１）は、少なくとも第１の接眼レンズ（１７Ａ、１７Ｂ）と、第１のハウジング（２、３）と、を備え、
前記第１の接眼レンズ（１７Ａ、１７Ｂ）は、前記第１のハウジング（２、３）内に配置されていることを特徴とする、請求項８又は９に記載の光学系（１）。

【請求項11】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
（ｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）は、第１の反転系として形成されていること、
（ｉｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）は、第１のプリズム反転系として形成されていること、
（ｉｉｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）は、第１のレンズ反転系として形成されていること、
のうちの１つを備えることを特徴とする、請求項１～１０の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項12】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
（ｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）及び／又は前記第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）を動かすための、少なくとも１つの第１の駆動ユニット（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ）、
（ｉｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）及び／又は前記第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）を動かすための、少なくとも１つの第１の駆動ユニット（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ）であって、少なくとも１つの第１の圧電セラミックを有する少なくとも１つの第１の駆動ユニット（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ）、
（ｉｉｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）及び／又は前記第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）を動かすための、少なくとも１つの第１の駆動ユニット（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ）であって、少なくとも１つの第１圧電アクチュエータを有する少なくとも１つの第１の駆動ユニット（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ）、
（ｉｖ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）及び／又は前記第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）を動かすための、少なくとも１つの第１の駆動ユニット（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ）であって、少なくとも１つの第１のモータを有する少なくとも１つの第１の駆動ユニット（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ）、
（ｖ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）及び／又は前記第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）を動かすための、少なくとも１つの第１の駆動ユニット（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ）、及び、前記第１の駆動ユニット（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ）を制御及び／又は調整するための、少なくとも１つの第１の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）、
のうちの１つを備えることを特徴とする、請求項１～１１の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項13】

前記光学系（１）は、前記光学系（１）の動きを検出するための少なくとも１つの第１の動き検出器（２７、２９Ｂ）を備えることを特徴とする、請求項１～１２の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項14】

前記光学系（１）は、前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）が、第１の鏡系として形成されている、請求項１～１３の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項15】

－前記光学系（１）は、少なくとも１つの第２の対物レンズ（１４Ｂ）と、少なくとも１つの第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）と、少なくとも１つの第２の結像面（２４Ｂ）とを備え、
－前記第２の対物レンズ（１４Ｂ）から前記第２の結像面（２４Ｂ）の方向に見て、最初に前記第２の対物レンズ（１４Ｂ）、次に前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）、その次に前記第２の結像面（２４Ｂ）が、第２の光軸（１１）に沿って配置されており、
－前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）は、少なくとも１つの第３の光学ユニット（１９Ｂ）と、少なくとも１つの第４の光学ユニット（２０Ｂ）とを有しており、
－前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）は、第３の回転軸（２２Ｂ）を中心に回転可能に形成されており、
－前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）は、第４の回転軸（２３Ｂ）を中心に回転可能に形成されており、
－第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）は、光学ダハユニットである、
ことを特徴とする、請求項１～１４の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項16】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
－前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）は、前記第２の対物レンズ（１４Ｂ）と前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）との間に配置されていること、
－前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）は、前記第２の対物レンズ（１４Ｂ）と前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）との間に配置されていること、
のうちの１つを備えることを特徴とする、請求項１５に記載の光学系（１）。

【請求項17】

前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）は、少なくとも１つの第２の鏡、少なくとも１つの第２の平面鏡、及び／又は、少なくとも１つの第２のプリズムを有することを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の光学系（１）。

【請求項18】

前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）は、第２の平面鏡として形成されており、前記第２の平面鏡は、第２の鏡面（２１Ｂ）を有していることを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の光学系（１）。

【請求項19】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
（ｉ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）と、前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）のための第２の支持体とを有する少なくとも１つの第２の系が、第２の重心を有し、前記第３の回転軸（２２Ｂ）が前記第２の重心を通過すること、
（ｉｉ）前記第２の光軸（１１）は、前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）の第２の光入射面（２１Ｂ）と第２の交点において交差し、前記第３の回転軸（２２Ｂ）は前記第２の交点を通過すること、
のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする、請求項１５～１８の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項20】

－前記第３の回転軸（２２Ｂ）は第２の平面（ｙｚ平面）と交差しており、
－前記第４の回転軸（２３Ｂ）は前記第２の平面（ｙｚ平面）内にある、
ことを特徴とする、請求項１５～１９の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項21】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
（ｉ）第２の像取得ユニット（１５Ｂ、１７Ｂ）が前記第２の結像面（２４Ｂ）に配置されていること、
（ｉｉ）イメージセンサとして形成された第２の像取得ユニットが前記第２の結像面（２４Ｂ）に配置されていること、
（ｉｉｉ）前記光学系（１）は、少なくとも１つの第２の接眼レンズ（１７Ｂ）を備え、前記第２の対物レンズ（１４Ｂ）から前記第２の結像面（２４Ｂ）の方向に見て、最初に前記第２の結像面（２４Ｂ）、次に前記第２の接眼レンズ（１７Ｂ）が配置されていること、
のうちの１つを備えることを特徴とする、請求項１５～２０の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項22】

前記光学系（１）は、第２のハウジング（３）を備え、前記第２の対物レンズ（１４Ｂ）、前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）、及び前記第２の結像面（２４Ｂ）は、前記第２のハウジング（３）内に配置されていることを特徴とする、請求項１５～２１の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項23】

前記第２の接眼レンズ（１７Ｂ）は、前記第２のハウジング（３）内に配置されていることを特徴とする、請求項２１を引用する請求項２２に記載の光学系（１）。

【請求項24】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
（ｉ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）は、第２の反転系として形成されていること、
（ｉｉ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）は、第２のプリズム反転系として形成されていること、
（ｉｉｉ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）は、第２のレンズ反転系として形成されていること、
のうちの１つを備えることを特徴とする、請求項１５～２３の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項25】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
（ｉ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）及び／又は前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）を動かすための少なくとも１つの第２の駆動ユニット（２５Ｂ、２６Ｂ）、
（ｉｉ）第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）及び／又は前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）を動かすための少なくとも１つの第２の駆動ユニット（２５Ｂ、２６Ｂ）であって、少なくとも１つの第２の圧電セラミックを有する少なくとも１つの第２の駆動ユニット（２５Ｂ、２６Ｂ）、
（ｉｉｉ）第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）及び／又は前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）を動かすための少なくとも１つの第２の駆動ユニット（２５Ｂ、２６Ｂ）であって、少なくとも１つの第２の圧電アクチュエータを有する少なくとも１つの第２の駆動ユニット（２５Ｂ、２６Ｂ）、
（ｉｖ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）及び／又は前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）を動かすための少なくとも１つの第２の駆動ユニット（２５Ｂ、２６Ｂ）であって、少なくとも１つの第２のモータを有する少なくとも１つの第２の駆動ユニット（２５Ｂ、２６Ｂ）、
（ｖ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）及び／又は第４の光学ユニット（２０Ｂ）を動かすための、少なくとも１つの第２の駆動ユニット（２５Ｂ、２６Ｂ）、及び、少なくとも１つの第２の制御及び／又は調整ユニット（２７Ｂ）、
のうちの１つを備えることを特徴とする、請求項１５～２４の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項26】

前記光学系（１）は、前記光学系（１）の動きを検出するための少なくとも１つの第２の動き検出器（２７、２９Ｂ）を備えることを特徴とする、請求項１５～２５の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項27】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
（ｉ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）は、第２の鏡系として形成されていること、
（ｉｉ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）は、第２のダハプリズムとして形成されていること、
のうちの１つを備えることを特徴とする、請求項１５～２６の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項28】

前記光学系（１）が、以下の特徴、
（ｉ）前記第１のハウジング（２）は、チューブとして形成されていること、
（ｉｉ）前記第２のハウジング（３）は、チューブとして形成されていること、
のうちの少なくとも１つを備えることを特徴とする、請求項１～２７の何れか一項であって、常に請求項９及び２２と組み合わせた一項に記載の光学系（１）。

【請求項29】

－前記第１のハウジング（２）と前記第２のハウジング（３）とが、少なくとも１つの折り曲げブリッジ（４）によって接続されていること、
－前記折り曲げブリッジ（４）は、前記第１のハウジング（２）に配置された少なくとも１つの第１のヒンジ部（５）を有していること、
－前記折り曲げブリッジ（４）は、前記第２のハウジング（３）に配置された少なくとも１つの第２のヒンジ部（６）を有していること、
を特徴とする、請求項１～２８の何れか一項であって、常に請求項９及び２２と組み合わせた一項に記載の光学系（１）。

【請求項30】

前記光学系（１）は、前記折り曲げブリッジ（４）の折り曲げ角度を検出するための少なくとも１つのセンサ（２９）を備えていることを特徴とする、請求項２９に記載の光学系（１）。

【請求項31】

前記光学系（１）は、単眼鏡、望遠鏡（Ｆｅｒｎｒｏｈｒ）、双眼鏡、望遠鏡（Ｔｅｌｅｓｋｏｐ）、及び／又は、フィールドスコープとして形成されていることを特徴とする、請求項１～３０の何れか一項に記載の光学系（１）。

【請求項32】

像安定化が行われる、請求項１～３１の何れか１項に記載の光学系（１）を操作する方法であって、
前記光学系（１）は、
前記光学系（１）の動きを検出するための少なくとも１つの第２の動き検出器（２７、２９Ｂ）と、
前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ、１６Ｂ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ、１９Ｂ）及び／又は前記第２の光学ユニット（２０Ａ、２０Ｂ）を動かすための、少なくとも１つの第１の駆動ユニット（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ）、及び、前記第１の駆動ユニット（２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ）を制御及び／又は調整するための、少なくとも１つの第１の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）と、
少なくとも１つの第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）と、
前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）は、少なくとも１つの第３の光学ユニット（１９Ｂ）と、少なくとも１つの第４の光学ユニット（２０Ｂ）とを有しており、前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）及び／又は第４の光学ユニット（２０Ｂ）を動かすための、少なくとも１つの第２の駆動ユニット（２５Ｂ、２６Ｂ）、及び、少なくとも１つの第２の制御及び／又は調整ユニット（２７Ｂ）と、を備え、
前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）は、第３の回転軸（２２Ｂ）を中心に回転可能に形成されており、
前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）は、第４の回転軸（２３Ｂ）を中心に回転可能に形成されており、以下のステップ、
－前記第１の動き検出器（２７、２９Ｂ）及び／又は前記第２の動き検出器（２７、２９Ｂ）によって光学系（１）の動きを取得し、動き信号を生成するステップと、
－前記動き信号に応じて、前記光学系（１）の演算ユニットによって、以下の少なくとも１つのユニットの以下の目標位置、
（ｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ）の第１の目標位置、
（ｉｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ）の第２の目標位置、
（ｉｉｉ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の第３の光学ユニット（１９Ｂ）の第３の目標位置、
（ｉｖ）第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の第４の光学ユニット（２０Ｂ）の第４の目標位置、のうちの少なくとも１つを決定するステップと、
－前記第１の駆動ユニット（２５Ａ、２６Ａ）の少なくとも１つの第１の位置センサを用いて、及び／又は、前記第２の駆動ユニット（２５Ｂ、２６Ｂ）の少なくとも１つの第２の位置センサを用いて、以下の少なくとも１つのユニットの以下の実際位置、
（ｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ）の第１の実際位置、
（ｉｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ）の第２の実際位置、
（ｉｉｉ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）の第３の実際位置、
（ｉｖ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）の第４の実際位置、のうちの少なくとも１つを決定するステップと、
－前記第１の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）、及び／又は、前記第２の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）を用いて、以下の位置を比較するステップであって、
（ｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ）の前記第１の実際位置を、前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ）の前記第１の目標位置と、
（ｉｉ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ）の前記第２の実際位置を、前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ）の前記第２の目標位置と、
（ｉｉｉ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）の前記第３の実際位置を、前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）の前記第３の目標位置と、
（ｉｖ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）の前記第４の実際位置を、前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）の前記第４の目標位置と、比較するステップと、
－以下のステップ、
ａ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ）の前記第１の実際位置が、前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ）の前記第１の目標位置と異なる場合、前記第１の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）、及び／又は、前記第２の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）を用いて、前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第１の光学ユニット（１９Ａ）が、前記第１の回転軸（２２Ａ）を中心とした回転によって、特に反復的に前記第１の目標位置に動かされるように、前記第１の駆動ユニット（２５Ａ）を制御及び／又は調整するステップ；
ｂ）前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ）の前記第２の実際位置が、前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ）の前記第２の目標位置と異なる場合、前記第１の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）、及び／又は、前記第２の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）を用いて、前記第１の像安定化ユニット（１６Ａ）の前記第２の光学ユニット（２０Ａ）が、前記第２の回転軸（２３Ａ）を中心とした回転によって、特に反復的に前記第２の目標位置に動かされるように、前記第１の駆動ユニット（２６Ａ）を制御及び／又は調整するステップ；
ｃ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）の前記第３の実際位置が、前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）の前記第３の目標位置と異なる場合、前記第１の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）、及び／又は、前記第２の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）を用いて、前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第３の光学ユニット（１９Ｂ）が、前記第３の回転軸（２２Ｂ）を中心とした回転によって、特に反復的に前記第３の目標位置に動かされるように、前記第２の駆動ユニット（２５Ｂ）を制御及び／又は調整するステップ；
ｄ）前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）の前記第４の実際位置が、前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）の前記第４の目標位置と異なる場合、前記第１の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）、及び／又は、前記第２の制御及び／又は調整ユニット（２７Ａ、２７Ｂ）を用いて、前記第２の像安定化ユニット（１６Ｂ）の前記第４の光学ユニット（２０Ｂ）が、前記第４の回転軸（２３Ｂ）を中心とした回転によって、特に反復的に前記第４の目標位置に動かされるように、前記第２の駆動ユニット（２６Ｂ）を制御及び／又は調整するステップ；
のうちの少なくとも１つを実行するステップと、
を含むことを特徴とする、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物体を結像するための光学系に関し、この光学系は、対物レンズ、像安定化ユニット、及び結像面を備える。本発明の一実施形態においては、例えば、光学系は、接眼レンズを備える。さらに、本発明は、光学系の操作方法に関する。

【背景技術】

【0002】

上記の光学系は、例えば、望遠鏡又は双眼鏡に使用される。望遠鏡又は双眼鏡を介して観測者によって得られた像は、ユーザの手の震え又は回転のみならず土台の動きが光学系の動きを引き起こすため、ぶれて見えることがよくある。手の震えの典型的な周波数は、０Ｈｚから２０Ｈｚの範囲である。回転動きの典型的な振幅は、０°から８°の範囲にある。手ぶれの問題を解決するために、光学系において像を安定化することが知られている。既知の解決策においては、機械装置及び／又は電子装置によって像を安定化するために、像安定化装置が使用されている。

【0003】

望遠鏡の形態の光学系は、独国特許発明第２３５３１０１号明細書によって知られており、その望遠鏡は、対物レンズ、プリズム反転系の形態の像安定化ユニット、及び接眼レンズを備えている。プリズム反転系は、望遠鏡のハウジング内にカルダン式に軸受け支持されている。この明細書では、プリズム反転系が、互いに直角に配置された２つの軸を中心に回転可能に軸受け支持されるように、望遠鏡のハウジング内に配置されていることが理解できる。回転可能な軸受けには、ジンバル（Ｋａｒｄａｎｉｋ）と呼ばれる装置が、一般に使用される。ハウジング内にカルダン式に軸受け支持されたプリズム反転系の継手ポイントは、対物レンズの像側主面と接眼レンズの物体側主面との間の中央に配置されている。カルダン式に軸受け支持されたプリズム反転系は、その慣性に基づき、発生した回転震動によって動かない。そのため、それは、空間の中で静止している。この方法によって、ハウジングの回転震動に起因する像のぶれを補償することができる。しかしながら、この純粋に機械的な像安定化によっては、すべての関連する周波数及び／又は振幅の震動を安定化させることができない場合がある。言い換えれば、ある特定の震動や回転動きにおいては、安定化が生じない可能性が大いにあり得る。

【0004】

独国特許発明第３９３３２５５号明細書によって、プリズム反転系を有する像安定化機能を有する双眼鏡が知られている。プリズム反転系は、それぞれにチルト軸を持つポロ・プリズムを有する。ポロ・プリズムは、それぞれのチルト軸を中心に旋回可能に形成されている。ポロ・プリズムを旋回させるために、モータが設けられている。この旋回は、像の揺れを引き起こす震動に依存して行われる。

【0005】

独国実用新案第２０２０１８１０６０７０号明細書によって、望遠鏡における水平及び垂直方向の像安定化のための装置が知られている。この装置は、対物レンズと接眼レンズとの間に配置された像反転系を有している。その像反転系は、像光線経路に斜めに配置された、平面鏡とダハプリズムとから構成されている。平面鏡は、縦軸と横軸の両方を中心に回転するように軸受け支持されており、縦軸と横軸の交点は、対物レンズの光軸が平面鏡に突き当たる点（Ａｕｆｔｒｅｆｆｐｕｎｋｔ）と一致している。

【0006】

米国特許第５９１０８５９号明細書によって、像安定化ユニットを有するさらなる光学系が知られている。この光学系の像安定化ユニットは、対物レンズと接眼レンズとの間の中央に光学的に中立な位置に配置された反転系の形態に形成されている。光学的に中立な点とは、物体の像の位置を変えることなく、対物レンズ及び接眼レンズを空間内で相対的に回転させることができ、反転系が空間内に固定されている点であると解される。反転系は、光学的に中立な点と、光軸に垂直に配置された２つの軸とを中心に動きが可能なように配置されている。その反転系が震動の際に空間的に安定している場合、この既知の光学系を用いて物体を見たときにも、物体の像は安定化される。また、光学的に中立な点を以下のように表現することもできる。光学的に中立な点とは、対物レンズと接眼レンズとの間の光軸上において、像安定化ユニットが回転可能に配置されている点と解される。それによって、任意の点を中心に回転震動が発生した場合、対物レンズと接眼レンズとを通して見た物体の像の方向は、像安定化ユニットと同様に空間的に固定される。

【0007】

考察によって、米国特許第５９１０８５９号明細書において提案されている反転系の状況は、光線をケラレ（ｖｉｇｎｅｔｔｉｅｒｅｎ）させないためには、比較的大きな反転系を前提とすることが理解される。そのため、反転系が配置されるハウジングも同様にかなり大きくなる。それは箱の形状を有している。多くのユーザは、このレンガ状の装置から受ける美学的な印象を、あまり美しくないと感じるようである。さらに、比較的大きな反転系は、反転系の慣性モーメントがかなり大きくなるという結果をもたらす。そのため、反転系を動かすためには比較的大きな力が必要となる。このような比較的大きな力を供給するためには、一般的に高出力のモータが使用されるが、そのためには大きな設置スペースが必要となる。また、このようなモータはエネルギー消費量が大きいため、モータのエネルギー供給用に一般に使用されるバッテリーの稼働時間が短くなる。

【0008】

さらに、従来技術において知られている双眼鏡においては、第１のチューブの第１の光学サブ系と第２のチューブの第２の光学サブ系との両方に１つの像安定化ユニットを併用することが知られている。この１つの像安定化ユニットは、少なくとも第１のチューブと第２のチューブの間の距離と同じ幅を有するように構成が制限されている。さらに、この１つの像安定化ユニットの重量は重い。この１つの像安定化ユニットをモータによって調整する場合、そのモータも強力なものでなければならず、それは上記の問題を引き起こす。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、物体を結像するための光学系を開示するという課題に基づいている。この光学系は、比較的小さい慣性モーメントを有する像安定化ユニットを有しているため、従来技術と比較して、像安定化ユニットを位置調整するための力が小さく、光学系に小型のハウジングを使用することができる。さらに、この光学系を操作するための方法についても開示する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴を有する光学系によって解決される。本発明による方法は、請求項３２の特徴によって与えられる。本発明のさらなる特徴は、以下の説明、以下の特許請求の範囲、及び／又は添付の図面から得られる。

【0011】

本発明による物体を結像するための光学系は、少なくとも１つの対物レンズ、例えば第１の対物レンズと、少なくとも１つの像安定化ユニット、例えば第１の像安定化ユニットと、少なくとも１つの結像面、例えば第１の結像面とを備えている。対物レンズから結像面に向かって見て、最初に対物レンズ、次に像安定化ユニット、その次に結像面が、光学系の光軸、例えば第１の光軸に沿って配置されている。言い換えれば、像安定化ユニットは、対物レンズと結像面との間に配置されている。一実施形態においては、対物レンズがフォーカシングのために形成され、対物レンズの少なくとも１つのユニットが、フォーカシングのために、例えば光軸に沿って変位するように設けられている。さらなる一実施形態においては、対物レンズが、少なくとも１つのフロントユニット、例えば第１のフロントユニットと、少なくとも１つの集束ユニット、例えば第１の集束ユニットとを有し、その集束ユニットが、フォーカシングのために光軸に沿って変位するように設けられている。また、代替的に、フォーカシングは、例えば光学系に設けられた接眼レンズ、例えば第１の接眼レンズによって行われるようになっており、これについては後述する。

【0012】

本発明による光学系は、例えば、単眼鏡、望遠鏡（Ｆｅｒｎｒｏｈｒ）、双眼鏡、望遠鏡（Ｔｅｌｅｓｋｏｐ）、及び／又はフィールドスコープとして形成される。

【0013】

像安定化ユニットは、少なくとも１つの第１の光学ユニットと少なくとも１つの第２の光学ユニットを有する。像安定化ユニットの第１の光学ユニットは、例えば、対物レンズと像安定化ユニットの第２の光学ユニットとの間に配置される。さらに、像安定化ユニットの第１の光学ユニットは、第１の回転軸を中心に回転可能に形成されている。第１の回転軸は、像安定化ユニットの第１の光学ユニットがそれを中心に回転する唯一の回転軸とされている。したがって、本実施形態においては、第１の光学ユニットが他の回転軸を中心に回転しないようになっている。像安定化ユニットの第２の光学ユニットは、第２回転軸を中心に回転可能に形成されている。特に、第２の回転軸は、像安定化ユニットの第２の光学ユニットがそれを中心に回転する唯一の軸とされている。したがって、本実施形態においては、第２の光学ユニットが第２回転軸以外の回転軸を中心に回転しないようになっている。例えば、本発明の一実施形態においては、第１の回転軸と第２の回転軸とが異なる軸とされている。言い換えれば、第１の回転軸と第２の回転軸とは平行ではない。本実施形態においては、第１の回転軸と第２の回転軸とが異なる軸であるため、本実施形態においては、像安定化ユニットの第１の光学ユニットの第１の回転軸を中心とした回転と、像安定化ユニットの第２の光学ユニットの第２の回転軸を中心とした回転とは、互いに独立して行われて得る。言い換えれば、像安定化ユニットの第１の光学ユニットが第１の回転軸を中心に回転することは、必ずしも像安定化ユニットの第２の光学ユニットが第２回転軸を中心に回転することを必要としない。むしろ、第１の回転軸を中心とした像安定化ユニットの第１の光学ユニットの回転が、第２の回転軸を中心とした像安定化ユニットの第２の光学ユニットの回転を任意に引き起こしてもよい。

【0014】

さらに、本発明による光学系では、像安定化ユニットの第２の光学ユニットが光学ダハユニット、例えば第１の光学ダハユニットとされる。例えば、像安定化ユニットの第２の光学ユニットは、第１の鏡系及び／又は第１のダハプリズムとして形成されている。言い換えれば、像安定化ユニットの第２の光学ユニットは、ビームオフセットがない又は小さいビームオフセットしか有さないストレート光学ユニットとして形成されてもよい。なお、第１のダハプリズムとしての説明については、以下の説明も参照されたい。

【0015】

本発明は、第１の光学ユニット及び第２の光学ユニットが軽重量であるため、第１の光学ユニット及び／又は第２の光学ユニットの慣性モーメントが従来技術に比べて低減されるという利点を有する。したがって、本発明による光学系では、第１の光学ユニット及び／又は第２の光学ユニットを調整するために、例えば従来技術に比べて比較的低出力のモータを使用することができる。このようなモータは、従来技術に比べて低い電力しか供給する必要がなく、消費電力も低いという特徴を有する。と同時に、本発明による光学系の結像特性を悪化させることなく、従来技術よりも小さな像安定化ユニットを使用することを可能とする。そのため、本発明による光学系には、従来技術に比べてより小さなハウジングを使用することも可能であり、それにより、多くのユーザにとってより好ましい美学上の印象を与えることができる。さらに、本発明では、第１の光学ユニットの動きや第２の光学ユニットの動きに使用される駆動ユニットを、ハウジング内の第１の光学ユニットの下方又は第２の光学ユニットの下方の領域に配置することができるため、既存の設置スペースに組み込むことができる。

【0016】

上記したように、像安定化ユニットは、第１の光学ユニットと第２の光学ユニットとを有する。第１の光学ユニットを第１の回転軸を中心に回転させることで、第１の方向における像の安定化が図られる。第２の光学ユニットを第２の回転軸を中心に回転させることで、例えば第１の方向に垂直に方向づけられた（ａｕｓｇｅｒｉｃｈｔｅｔ）第２の方向における像の安定化が図られる。これについては、以下において詳説する。

【0017】

本発明による光学系の一実施形態においては、追加的又は代替的に、像安定化ユニットの第２の光学ユニットの回転する第２の回転軸が、光軸に対して１０°から８９°の角度内において方向づけされており、その範囲限界は前述の範囲に含まれる。特に、第２の回転軸が光軸に対して２０°から８０°の角度内、又は３０°から７０°の角度内、又は４０°から６０°の角度内において方向づけされており、その範囲限界は前述の範囲に含まれる。さらなる実施形態においては、例えば、第２の回転軸が光軸に対して６２．５°の角度に方向づけされている。上記の光軸に対する第２の回転軸の向きは、外乱となる像面回転を全く、又はごく少量しか起こさないことが明らかにされている。そのため、上記の向きは特に像安定化に適する。

【0018】

本発明による光学系の一実施形態においては、本発明による光学系が以下の特徴のうちの１つを有することが、追加的又は代替的に提供される。
－像安定化ユニットの第１の光学ユニットが、対物レンズと像安定化ユニットの第２の光学ユニットとの間に配置されていること、
－像安定化ユニットの第２の光学ユニットが、対物レンズと像安定化ユニットの第１の光学ユニットとの間に、配置されていること。

【0019】

本発明による光学系の一実施形態においては、像安定化ユニットの第１の光学ユニットが、少なくとも１つの鏡、例えば第１の鏡、少なくとも１つの平面鏡、例えば第１の平面鏡、及び／又は、少なくとも１つのプリズム、例えば第の１プリズムを有することが、追加又は代替的に提供される。本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、像安定化ユニットの第１の光学ユニットが、表面に入射した光線が反射される個別の平面からなることが、追加的又は代替的に提供される。例えば、像安定化ユニットの第１の光学ユニットが、入射した光線が反射される単一の平面を有することが提供される。言い換えれば、このさらなる実施形態においては、第１の光学ユニットに、入射光線が反射されるさらなる平面が配置されないようになっている。

【0020】

さらに、本発明による光学系の一実施形態においては、追加的又は代替的に、像安定化ユニットの第１の光学ユニットが平面鏡、例えば第１の平面鏡として形成されており、その平面鏡は鏡面、例えば第１の鏡面を有している。平面鏡とは、光の入射側が鏡になっており、その反射面が平面である、つまり平面にほぼ一致している鏡のことである。

【0021】

本発明による光学系の一実施形態においては、第１の像安定化ユニットの第１の光学ユニットと、支持具、例えば第１の光学ユニット用の第１の支持具とによって形成される系、例えば第１の系が、重心、例えば第１の重心を有し、第１の回転軸がその重心を通過することが、追加的又は代替的に提供される。この重心とは、系の質量重心のことである。さらなる一実施形態においては、第１の像安定化ユニットの第２の光学ユニットと第２の光学ユニット用の支持具とによって形成される系が重心を有し、第２の回転軸がその重心を通過することが、追加的又は代替的に提供される。重心とは、系の質量重心のことである。上記の実施形態においては、像安定化ユニットが基本的に平衡状態で支持されていることが有利である。それによって、像安定化ユニットの第１の光学ユニットを回転させるために必要なトルクは、従来技術に比べて少ないため、第１の光学ユニットを動かすための駆動ユニットの機械的要件は低く、また、電動式の駆動ユニットを使用する場合には、従来技術に比べて低電力化が得られる。

【0022】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、第１の光軸が、像安定化ユニットの第１の光学ユニットの第１の鏡ユニットと交点、例えば第１の交点で交差し、第１の回転軸がその交点を通過することが提供される。第１の光軸の突き当り点は、第１の鏡ユニットの平面の中心より少し上にある。像安定化ユニットの第１の光学ユニットの鏡ユニットは、中心点、例えば第１の中心点を有し、第１の回転軸がその中心点を通過するようにしてもよい。後者の２つの実施形態は、例えば、光学系によって特に良好な結像を得たい場合に選択される。

【0023】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、第１の光学ユニットが回転する第１の回転軸が平面と交差することが、追加的または代替的に提供される。例えば、その平面は第１の平面である。さらに、このさらなる実施形態においては、第２の光学ユニットが回転する第２の回転軸が上記の平面内にあることが提供される。例えば、第１の回転軸は、座標系のｘ軸に沿って方向づけされ、座標系はｘ軸、ｙ軸、ｚ軸によって与えられるようになっている。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、互いに直交するように方向づけされ、座標原点という形で共通の交点を有する。そして、第２の回転軸は、ｙ軸とｚ軸とによって囲まれた平面上にある。これはｙｚ平面である。例えば、第１の光学ユニットがｘ軸の形態の第１の回転軸を中心に回転すると、本発明による光学系では、ｙ軸に沿った像平面での像の変位を引き起こすように、光線が偏向されることになる。これによって、本発明による光学系によって生成された像の変位を、ｙ軸に沿って打ち消すことができる。これによって、ｙ軸方向の安定化が図られる。上記の平面内にある第２の回転軸を中心に第２の光学ユニットを回転させることによって、本発明による光学系の結像面において、本発明による光学系で生成された像のｘ軸に沿った変位が生じるように、本発明による光学系における光線の偏向が生じる。これによって、ｘ軸方向の像が安定化する。

【0024】

像安定化ユニットの第２の光学ユニットの任意の軸、例えばｙｚ平面内の任意の軸を中心とした回転は、ｘ軸に沿った像の上記の所望の変位に加えて、本発明による光学系によって生成された像の意図しない回転をも引き起こす可能性がある。この意図しない回転を回避するために、本発明による光学系の一実施形態においては、追加的又は代替的に、第２の回転軸がある軸に対応しており、それによって、第２の光学ユニットがこの軸を中心に回転したときに像の意図しない回転が生じないようになっている。例えば、本発明による光学系の非安定状態においては、第２の回転軸は、鏡面又は像安定化ユニットの第１の光学ユニットの光入射面に対して垂直に配置されている。非安定状態とは、像が安定化されない状態である。本実施形態においては、像のｘ軸方向の変位だけが発生する。そのため、像の乱れた回転は起きない。本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、本発明による光学系の非安定状態において、第２の回転軸が、鏡面に対して、又は像安定化ユニットの第１の光学ユニットの光入射面に対して、５０°から１３０°、又は６０°から１２０°、又は７０°から１１０°、又は８０°から１００°の角度内を成すように方向づけされるようになっており、その範囲限界は、前述の範囲に含まれる。

【0025】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、光学系が以下の特徴のいずれか１つを備えることが、追加的又は代替的に提供される。
－像取得ユニット、例えば第１の像取得ユニットが、結像面に配置されていること、
－像取得ユニット、例えば第１の像取得ユニットが、結像面に配置されており、この像取得ユニットは、特にイメージセンサ、特に半導体ベースのイメージセンサとして形成されていること、
－光学系は、少なくとも１つの接眼レンズ、例えば第１の接眼レンズを備え、対物レンズから結像面の方向に見て、最初に結像面、次に接眼レンズが配置されていること。
そのため、対物レンズから結像面の方向に見た場合、上記の実施形態においては、個々のユニットの順序が次のようになっている。対物レンズ－像安定化ユニット－結像面－接眼レンズ。さらなる一実施形態においては、対物レンズの結像面と接眼レンズの結像面が一致していることが提供される。

【0026】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、光学系がハウジング、例えば第１のハウジングを備え、対物レンズ、像安定化ユニット及び結像面がそのハウジング内に配置されることが追加的又は代替的に提供される。追加的又は代替的に、本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、接眼レンズがハウジング内に配置されていることが提供される。

【0027】

本発明による光学系のさらにさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、像安定化ユニットが反転系、例えば第１の反転系として形成されることが提供される。特に、像安定化ユニットが、プリズム反転系として、例えば第１のプリズム反転系として、又はレンズ反転系として、例えば第１のレンズ反転系として形成されていることが提供される。プリズム反転系は、例えば、少なくとも１つのプリズムを有する。レンズ反転系は、例えば、少なくとも１枚のレンズを有する。

【0028】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、光学系が以下の特徴のうちの１つを備えることが追加的又は代替的に提供される。
－像安定化ユニットの第１の光学ユニット及び／又は第２の光学ユニットを動かすための少なくとも１つの駆動ユニット、例えば第１の駆動ユニット、
－像安定化ユニットの第１の光学ユニット及び／又は第２の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの駆動ユニット、例えば第１の駆動ユニットであって、少なくとも１つの圧電セラミック、例えば第１の圧電セラミックを有する駆動ユニット、
－像安定化ユニットの第１の光学ユニット及び／又は第２の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの駆動ユニット、例えば第１の駆動ユニットであって、少なくとも１つの圧電アクチュエータ、例えば第１の圧電アクチュエータを有する駆動ユニット、
－像安定化ユニットの第１の光学ユニット及び／又は第２の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの駆動ユニット、例えば第１の駆動ユニットであって、少なくとも１つの圧電曲げアクチュエータ、例えば第１の圧電曲げアクチュエータを有する駆動ユニット、
－像安定化ユニットの第１の光学ユニット及び／又は第２の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの駆動ユニット、例えば第１の駆動ユニットであって、少なくとも１つの圧電超音波アクチュエータ、例えば第１の圧電超音波アクチュエータを有する駆動ユニット、
－像安定化ユニットの第１の光学ユニット及び／又は第２の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの駆動ユニット、例えば第１の駆動ユニットであって、少なくとも１つの圧電進行波アクチュエータ、例えば第１の圧電進行波アクチュエータを有する駆動ユニット、
－像安定化ユニットの第１の光学ユニット及び／又は第２の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの駆動ユニット、例えば第１の駆動ユニットであって、少なくとも１つのモータ、例えば第１のモータを有する駆動ユニット、そのモータは、例えば、ＤＣモータ、ステッピングモータ、又はボイスコイルモータとして形成されている、
－像安定化ユニットの第１の光学ユニット及び／又は第２の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの駆動ユニット、例えば第１の駆動ユニット、及び、その駆動ユニットを制御／調整するための少なくとも１つの制御及び／又は調整ユニット。

【0029】

考察の結果、上記の駆動ユニットのうちの少なくとも１つを圧電技術に基づく駆動ユニットとして形成することが、特に有利であることが認識された。そのような駆動ユニットは低消費電力である。さらに、制御電圧がオフのときに、そのような駆動ユニットは十分に大きい保持力を有するため、可動式に配置された像安定化ユニットを追加でロックする必要がない。光学系を使用していないときには、像安定化ユニットの破損を避けるため、及び／又は、安定化機能をオフにしても、光学系（例えば、双眼鏡）を双眼鏡として使用し続けるために、可動式像安定化ユニットをロックすることが望ましい。このような駆動ユニットのさらなる利点は、供給される制御電圧に直接依存しているため、駆動ユニットの動きが非常に正確であることである。これによって、上記の可動式像安定化ユニットの動きを正確に制御することができる。上記の駆動ユニットには、従来技術による像安定化ユニットの調整には必ずしも十分ではない比較的低い駆動力を利用する。

【0030】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、光学系は、少なくとも１つの動き検出器、例えば第１の動き検出器を備え、光学系の動き、例えば回転する及び／又は並進する震動を検出することが提供される。第１の動き検出器は、例えば、回転速度センサ、ジャイロセンサ、又は磁力計として形成される。本発明は、上記の動き検出器の使用に限定されるものではないことを明示する。むしろ、本発明に適した任意の動き検出器を使用することができる。

【0031】

本発明による光学系の一実施形態においては、像安定化ユニットの第２の光学ユニットが、例えば第１のプリズムのような鏡系として形成されていることが追加的又は代替的に提供される。例えば、鏡系は、反射面を有する装置、特に少なくとも１つの鏡からなる装置、又は第１のプリズムとして形成される。特に、像安定化ユニットの第２の光学ユニットが、ダハプリズム、例えば第１のダハプリズムとして形成されていることが提供される。特に、第１のダハプリズムは、ルーフエッジ（Ｄａｃｈｋａｎｔｅ）を有するバウエルンファイント・プリズムとして形成されている。さらなる一実施形態においては、第１のダハプリズムのルーフエッジが、アミチ・プリズムのルーフエッジのように形成されていることが追加的又は代替的に提供される。さらなる一実施形態においては、第１のダハプリズムに入射した光線が、第１のダハプリズム内で３回、すなわち、最初に第１のダハプリズムのルーフエッジの第１の表面で、次に第１のダハプリズムのルーフエッジの第２の表面で、続いて第１のダハプリズムの第３の表面で反射されることが、追加的又は代替的に提供される。以上のことは、後述する図３において説明される。図３においては、２次元表示のため、３つの反射のうち２つしか見えないが、これは、２つの反射がルーフエッジにおいて重なっているため、１つの反射として見えるためである。

【0032】

本発明による光学系が複数の光チャネル又は複数の光学サブ系からなる場合、本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、本発明による光学系が、少なくとも１つの第２の対物レンズ、少なくとも１つの第２の像安定化ユニット、及び少なくとも１つの第２の結像面を有することが提供される。第２の対物レンズから第２の結像面の方向に見て、最初に第２の対物レンズ、次に第２の像安定化ユニット、その次に第２の結像面が、光学系の第２の光軸に沿って配置されている。言い換えれば、第２の像安定化ユニットは、第２の対物レンズと第２の結像面との間に配置されている。一実施形態においては、第２の対物レンズがフォーカシングのために形成され、第２の対物レンズの少なくとも１つのユニットが、フォーカシングのために、例えば第２の光軸に沿って変位することが提供される。さらなる一実施形態においては、第２の対物レンズが、少なくとも１つの第２のフロントユニットと、少なくとも１つの第２の集束ユニットとを有し、第２の集束ユニットが、フォーカシングのために第２の光軸に沿って変位することが提供される。また、代替的に、フォーカシングは、例えば、光学系に設けられた、後述される第２の接眼レンズによって行われることが提供される。

【0033】

第２の像安定化ユニットは、少なくとも１つの第３の光学ユニットと、少なくとも１つの第４の光学ユニットとを有している。基本的には、第３の光学ユニットは第２の像安定化ユニットの第１の光学ユニットであり、第４の光学ユニットは第２の像安定化ユニットの第２の光学ユニットである。第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットは、例えば、第２の対物レンズと第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットとの間に配置されている。さらに、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットは、第３の回転軸を中心に回転可能に形成されている。第３の回転軸は、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットが回転する唯一の軸であることが提供される。したがって、本実施形態においては、第３の光学ユニットが第３の回転軸以外の回転軸を中心に回転しないようになっている。特に、第３の回転軸は、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットが回転する唯一の軸であることが提供される。したがって、本実施形態においては、第３の光学ユニットは、第３の回転軸以外の回転軸を中心に回転しないように設けられている。第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットは、第４の回転軸を中心に回転可能に形成されている。例えば、本発明の一実施形態においては、第３の回転軸と第４の回転軸とが異なる軸であることが提供される。言い換えれば、第３の回転軸と第４の回転軸とは平行ではない。本実施形態においては、第３の回転軸と第４の回転軸とが異なる軸であるため、本実施形態においては、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットの第３の回転軸を中心とした回転と、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットの第４の回転軸を中心とした回転とを、それぞれ独立して行うことができる。言い換えれば、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットが第３の回転軸を中心に回転することは、必ずしも第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットが第４の回転軸を中心に回転することを必要としない。むしろ、第３の回転軸を中心とした第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットの回転が、第４の回転軸を中心とした第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットの回転を任意に引き起こしてもよい。

【0034】

さらに、本発明による光学系では、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットが第２の光学ダハユニットであることが提供される。例えば、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットは、第２の鏡系及び／又は第２のダハプリズムとして形成されている。言い換えれば、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットは、ビームオフセットがない又は小さいビームオフセットしか有さないストレート光学ユニットとして形成されてもよい。なお、ここにおいても有効な、第２のダハプリズムとしての形成については、上記及び下記の説明も参照されたい。

【0035】

上記したように、第２の像安定化ユニットは、第３の光学ユニットと第４の光学ユニットとを有する。第３の光学ユニットを第３の回転軸を中心に回転させることで、本発明による光学系で形成された像の第１の方向への安定化が図られる。第４の光学ユニットを第４の回転軸を中心に回転させることで、本発明による光学系で形成された像の安定化が、例えば第１の方向に垂直に方向付けられた第２の方向において図られる。これについては、以下において詳説する。

【0036】

本発明による光学系の一実施形態においては、追加的又は代替的に、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットの回転する第４の回転軸が、光軸に対して１０°から８９°の角度内において方向づけされていることが提供され、その範囲限界は前述の範囲に含まれる。特に、第４の回転軸が光軸に対して２０°から８０°までの角度内、又は３０°から７０°の角度内、又は４０°から６０°の角度内において方向づけされるようになっており、その範囲限界は前述の範囲に含まれる。さらなる一実施形態においては、例えば、第４の回転軸が第２の光軸に対して６２．５°の角度に方向づけされていることが提供される。上記の第２の光軸に対する第４の回転軸の向きは、外乱となる像面回転を全く、又はごく少量しか起こさないことが明らかにされている。そのため、上記の向きは特に像安定化に適する。

【0037】

本発明による光学系の一実施形態においては、本発明による光学系が以下の特徴のうちの１つを有することが、追加的又は代替的に提供される。
－第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットが、第２の対物レンズと第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットとの間に配置されていること、
－第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットが、第２の対物レンズと第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットとの間に、配置されていること。

【0038】

本発明による光学系の一実施形態においては、追加又は代替的に、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットが、少なくとも１つの第２の鏡、少なくとも１つの第２の平面鏡、及び／又は、少なくとも１つの第２のプリズムを有することが提供される。

【0039】

さらに、本発明による光学系においては、追加的又は代替的に、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットが第２の平面鏡として形成されており、その第２の平面鏡が第２の鏡面を有することが提供される。

【0040】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットが、表面に入射した光線が反射される個別の平面からなることが提供される。例えば、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットが、入射した光線が反射される単一の平面を有することを提供する。言い換えれば、このさらなる実施形態においては、第３の光学ユニットに、入射光線が反射されるさらなる平面が配置されないようになっている。

【0041】

本発明による光学系の一実施形態においては、追加的又は代替的に、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットと、第３の光学ユニット用の第２の支持具とによって形成される第２の系が、第２の重心を有し、第３の回転軸がその重心を通過することが、提供される。この第２の重心とは、第２の系の質量重心のことである。本発明による光学系の一実施形態においては、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットと第４の光学ユニット用の支持具とによって形成される系が重心を有し、第４の回転軸がその重心を通過することが、追加的又は代替的に提供される。重心とは、系の質量重心のことである。上記の実施形態においては、第２の像安定化ユニットが基本的に平衡状態で支持されていることが有利である。それによって、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットを回転させるために必要なトルクは、従来技術に比べて少ないため、第３の光学ユニットを動かすための駆動ユニットの機械的要件は低く、また、電動式の駆動ユニットを使用する場合には、従来技術に比べて低電力化が得られる。

【0042】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、第２の光軸が、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットの第２の鏡ユニットと第２の交点で交差し、第３の回転軸が第２の交点を通過することが提供される。第２の光軸の突き当り点は、第２の鏡ユニットの平面の中心より少し上にある。第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットの第２の鏡ユニットは、第２の中心点を有し、第３の回転軸が第２の中心点を通過する。後者の２つの実施形態は、例えば、光学系によって特に良好な結像を得たい場合に選択される。

【0043】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、第３の光学ユニットが回転する第３の回転軸が第２の平面と交差することが、追加的または代替的に提供される。さらに、このさらなる実施形態においては、第４の光学ユニットが回転する第４の回転軸が上記の第２の平面内にあることが提供される。例えば、第３の回転軸は、座標系のｘ軸に沿って方向づけられていることが提供される。そして、第４の回転軸は、ｙ軸とｚ軸とによって囲まれた平面上にある。これはｙｚ平面である。例えば、第３の光学ユニットがｘ軸の形態の第３の回転軸を中心に回転すると、本発明による光学系では、ｙ軸に沿った像の変位を引き起こすように、光線が偏向されることになる。これによって、本発明による光学系によって生成された像の、ｙ軸に沿った結像面における変位を打ち消すことができる。これによって、ｙ軸方向の安定化が図られる。上記の平面内にある第４の回転軸を中心に第４の光学ユニットを回転させることによって、本発明による光学系の結像面において、本発明による光学系で生成された像のｘ軸に沿った変位が生じるように、本発明による光学系における光線の偏向が生じる。これによって、ｘ軸方向の像が安定化する。

【0044】

第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットの任意の軸、例えばｙｚ平面内の任意の軸を中心とした回転は、ｘ軸に沿った像の上記の所望の変位に加えて、本発明による光学系によって生成された像の意図しない回転をも引き起こす可能性がある。この意図しない回転を回避するために、本発明による光学系の一実施形態においては、追加的又は代替的に、第４の回転軸がある軸に対応しており、それによって、第４の光学ユニットがこの軸を中心に回転したときに像の意図しない回転が生じないことが提供される。例えば、本発明による光学系の非安定状態においては、第４の回転軸は、第２の鏡面又は第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットの光入射面に対して垂直に配置されている。非安定状態とは、像が安定化されない状態である。本実施形態においては、像のｘ軸方向の変位だけが発生する。そのため、像の乱れた回転は起きない。本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、本発明による光学系の非安定状態において、第４の回転軸が、第２の像安定化ユニットの鏡面に対して、又は第３の光学ユニットの光入射面に対して、５０°から１３０°、又は６０°から１２０°、又は７０°から１１０°、又は８０°から１００°の角度内を成すように方向づけされるようになっており、その範囲限界は、前述の範囲に含まれる。

【0045】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、光学系が以下の特徴のいずれかを備えることが提供される。
－第２の像平面には、第２の像取得ユニットが配置されていること、
－第２の像平面には、第２の像取得ユニットが配置されており、このユニットは、特にイメージセンサ、特に半導体ベースのイメージセンサとして形成されていること、
－光学系は、少なくとも１つの第２の接眼レンズを備え、第２の対物レンズから第２の結像面の方向に見て、最初に第２の結像面、次に第２の接眼レンズが配置されていること。そのため、上記の実施形態においては、第２の対物レンズから第２の結像面の方向に見た場合、個々のユニットの順序が次のようになっている。第２の対物レンズ－第２の像安定化ユニット－第２の結像面－第２の接眼レンズ。さらなる一実施形態においては、第２の対物レンズの第２の結像面と第２の接眼レンズの第２の結像面が一致していることが提供される。

【0046】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、光学系が第２のハウジングを備え、第２の対物レンズ、第２の像安定化ユニット及び第２の結像面が第２のハウジング内に配置されることが提供される。追加的又は代替的に、本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、第２の接眼レンズが第２のハウジング内に配置されていることが提供される。

【0047】

本発明による光学系のさらにさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、第２の像安定化ユニットが第２の反転系として形成されることが提供される。特に、第２の像安定化ユニットが、第２のプリズム反転系として、又は第２のレンズ反転系として形成されていることが提供される。反転系に関しては、上記したことが当てはまる。

【0048】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、光学系が以下の特徴のうちの１つを備えることが追加的又は代替的に提供される。
－第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニット及び／又は第４の光学ユニットを動かすための少なくとも１つの第２の駆動ユニット、
－第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニット及び／又は第４の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの第２の駆動ユニットであって、少なくとも１つの第２の圧電セラミックを有する第２の駆動ユニット、
－第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニット及び／又は第４の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの第２の駆動ユニットであって、少なくとも１つの第２の圧電アクチュエータを有する第２の駆動ユニット、
－第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニット及び／又は第４の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの第２の駆動ユニットであって、少なくとも１つの第２の圧電曲げアクチュエータを有する第２の駆動ユニット、
－第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニット及び／又は第４の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの第２の駆動ユニットであって、少なくとも１つの第２の圧電超音波アクチュエータを有する第２の駆動ユニット、
－第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニット及び／又は第４の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの第２の駆動ユニットであって、少なくとも１つの第２の圧電進行波アクチュエータを有する第２の駆動ユニット、
－第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニット及び／又は第４の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの第２の駆動ユニットであって、少なくとも１つの第２のモータを有する第２の駆動ユニット、この第２のモータは、例えば、ＤＣモータ、ステッピングモータ、又はボイスコイルモータとして形成されている、
－第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニット及び／又は第４の光学ユニットを動かすための、少なくとも１つの第２の駆動ユニット、及び、第２の駆動ユニットを制御／調整するための少なくとも１つの第２の制御及び／又は調整ユニット。

【0049】

考察の結果、上記の駆動ユニットのうちの少なくとも１つを圧電技術に基づく駆動ユニットとして形成することが、特に有利であることが認識された。この点については、さらに上記を参照されたい。

【0050】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、光学系は、少なくとも１つの第２の動き検出器を備え、光学系の動き、例えば回転する及び／又は並進する震動を検出することが提供される。第２の動き検出器は、例えば、回転速度センサ、ジャイロセンサ、又は磁力計として形成される。本発明は、上記の動き検出器の使用に限定されるものではないことを明示する。むしろ、本発明に適した任意の動き検出器を使用することができる。

【0051】

本発明による光学系の一実施形態においては、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットが、第２の鏡系として形成されていることが追加的又は代替的に提供される。特に、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットが第２のダハプリズムとして形成されていることをが、提供される。特に、上記の第２のダハプリズムは、ルーフエッジを有するバウエルンファイント・プリズムとして形成されている。さらなる一実施形態においては、第２のダハプリズムのルーフエッジがアミチ・プリズムのルーフエッジのように形成されていることが、追加又は代替的に提供される。さらなる一実施形態においては、第２のダハプリズムに入射した光線が、第２のダハプリズム内で３回、すなわち、最初に第２のダハプリズムのルーフエッジの第１の表面で、次に第２のダハプリズムのルーフエッジの第２の表面で、続いて第２のダハプリズムの第３の表面で反射されることが、追加的又は代替的に提供される。

【0052】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、第１のハウジングがチューブとして形成されることが提供される。追加的又は代替的に、第２のハウジングがチューブとして形成されていることが提供される。

【0053】

２つのハウジングを備える本発明による光学系の実施形態は、基本的に２つの光学サブ系を有する。そのため、第１のハウジング内に、第１の光学サブ系が配置されている（例えば、ユーザの両眼のうちの１つの眼のために）。一方、第２のハウジング内には、第２の光学サブ系が配置されている（例えば、ユーザの両眼のうちの他方の眼のために）。

【0054】

本発明による光学系のさらにさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、第１のハウジングが、少なくとも１つの折り曲げブリッジによって第２のハウジングに接続されることが提供される。その折り曲げブリッジは、第１のハウジングに配置された少なくとも１つの第１のヒンジ部を有している。さらに、その折り曲げブリッジは、第２のハウジングに配置された少なくとも１つの第２のヒンジ部を有している。折り曲げブリッジは、第１のハウジングと第２のハウジングとがユーザの眼間距離に合わせて調整できるように、光学系を調整することができる。そのため、第１のハウジング及び第２のハウジングは、第１のハウジングがユーザの両眼のうちの一方に配置され、第２のハウジングがユーザの両眼のうちの他方に配置されるように、互いに相対的に配置されている。言い換えれば、これは次のように表現できる。第１の接眼レンズは第１の接眼レンズ軸を有し、一方、第２の接眼レンズは第２の接眼レンズ軸を有している。ユーザの第１の眼は第１の眼軸を有し、ユーザの第２の眼は第２の眼軸を有する。したがって、第１のハウジングと第２のハウジングとは、第１の接眼軸と第１の眼軸が一致するように、また、第２の接眼軸と第２の眼軸が一致するように、互いに相対的に配置されている。本実施形態においては、折り曲げブリッジを使用することで、菱形プリズムによる瞳孔距離の調整を行う必要がない。

【0055】

本発明による光学系の一実施形態においては、追加的又は代替的に、光学系が、折り曲げブリッジの折り曲げ角度を検出するための少なくとも１つのセンサを備えることが提供される。例えば、第１の制御及び／又は調整ユニット、及び／又は、第２の制御及び／又は調整ユニットは、座標変換、及び／又は、さらなる数学的手法に基づいて、第１の座標系からの第１の駆動ユニットのための制御及び／又は調整信号を、第２の座標系での第２の駆動ユニットのための制御及び／又は調整信号に変換する。これは、本発明による光学系が単一の動き検出器のみを有する場合、又は単一の動き検出器のみを使用している場合に、特に有利である。

【0056】

上記したように、本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、光学系は、第１の像安定化ユニットの第１の光学ユニット及び／又は第２の光学ユニットを動かすために第１の駆動ユニットを制御／調整するため、及び、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニット及び／又は第４の光学ユニットを動かすために第２の駆動ユニットを制御／調整するための、単一の制御及び／又は調整ユニットを備える。本実施形態は、２つの駆動ユニット、すなわち第１の駆動ユニット及び第２の駆動ユニットに対して、単一の制御及び／又は調整ユニットを提供する。

【0057】

本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、第１の動き検出器及び第２の動き検出器が第１のハウジング内に配置されることが提供される。本発明による光学系のさらにさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、第１の動き検出器及び第２の動き検出器が第２のハウジング内に配置されることが提供される。上記の実施形態においては、第１の動き検出器が第１の方向の動きを検出し、第２の動き検出器が第２の方向の動きを検出する。代替的に、第１の動き検出器を第１のハウジングに配置する、又は、第２の動き検出器を第２のハウジングに配置することもできる。これらの実施形態においては、第１の動き検出器は、少なくとも１つの第１の方向及び少なくとも１つの第２の方向の動きを検出し、第２の動き検出器は、少なくとも１つの第１の方向及び少なくとも１つの第２の方向の動きを検出する。

【0058】

上記したように、本発明による光学系の一実施形態においては、追加的又は代替的に、第１の像安定化ユニットはプリズム反転系として形成されることが提供される。例えば、本発明による光学系のこの実施形態においては、第１の像安定化ユニットの第１の光学ユニットが第１のプリズムとして形成され、第１の像安定化ユニットの第２の光学ユニットが第２のプリズムとして形成されることが提供される。第１のプリズムは、第１の光学ユニットに関して、特に第１の平面鏡に関して上記又は下述した少なくとも１つの特徴又は特徴の組み合わせを有し得る。第２のプリズムは、第２の光学ユニットに関して上記又は下述した少なくとも１つの特徴又は特徴の組み合わせを有し得る。例えば、第１のプリズムは、第１のプリズム内に、全反射又は鏡層によって光線が偏向される面を有している。特に、本発明による光学系の一実施形態においては、第１の像安定化ユニットが、アッベ・ケーニッヒ・プリズム系、シュミット・ぺシャン・プリズム系、又はポロ・プリズム系として形成されていることが提供される。第２のプリズムは、例えば、ダハプリズムとして形成される。

【0059】

上記したように、本発明による光学系のさらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、第２の像安定化ユニットがプリズム反転系として形成されることが提供される。例えば、本発明による光学系のこの実施形態においては、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットが第３のプリズムとして形成され、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットが第４のプリズムとして形成されることが提供される。第３のプリズムは、第３の光学ユニットに関して、特に第２平面鏡に関して上記又は後述の少なくとも１つの特徴又は特徴の組み合わせを有していてもよい。第４のプリズムは、第４の光学ユニットに関して上記又は下述した少なくとも１つの特徴又は特徴の組み合わせを有していてもよい。例えば、第３のプリズムは、第３のプリズム内に、全反射又は鏡層によって光線が偏向される面を有している。特に、本発明による光学系の一実施形態においては、第２の像安定化ユニットが、アッベ・ケーニッヒ・プリズム系、シュミット・ぺシャン・プリズム系、又はポロ・プリズム系として形成されていることが提供される。第４のプリズムは、例えば、ダハプリズムとして形成されている。

【0060】

また、本発明は、光学系の操作方法に関するものである。この方法では、像を安定させることができる。この光学系は、上記又は後述の特徴のうち少なくとも１つ、又は上記又は後述の特徴のうち少なくとも２つの組み合わせを有している。この方法は、以下のステップを含む。
－第１の動き検出器及び／又は第２の動き検出器によって光学系の動きを取得し、動き信号を生成するステップ、
－動き信号に応じて、光学系の演算ユニットによって、以下の少なくとも１つのユニットの以下の目標位置、（ｉ）第１の像安定化ユニットの第１の光学ユニットの第１の目標位置、（ｉｉ）第１の像安定化ユニットの第２の光学ユニットの第２の目標位置、（ｉｉｉ）第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットの第３の目標位置、（ｉｖ）第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットの第４の目標位置、のうちの少なくとも１つを決定するステップ、ここで、目標位置は、特に、異なった基準、及び、望まれた操作モードに応じて、例えば、安定化の所定の強さに応じて、及び／又は、光学系の所定の使用（例えば、動く移動手段内において使用される場合）に応じて決定される、
－第１の駆動ユニットの少なくとも１つの第１の位置センサを用いて、及び／又は、第２の駆動ユニットの少なくとも１つの第２の位置センサを用いて、以下の少なくとも１つのユニットの以下の実際位置、（ｉ）第１の像安定化ユニットの第１の光学ユニットの第１の実際位置、（ｉｉ）第１の像安定化ユニットの第２の光学ユニットの第２の実際位置、（ｉｉｉ）第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットの第３の実際位置、（ｉｖ）第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットの第４の実際位置、のうちの少なくとも１つを決定するステップ、
－第１の制御及び／又は調整ユニット、及び／又は、第２の制御及び／又は調整ユニットを用いて、以下の位置を比較するステップであって、（ｉ）第１の像安定化ユニットの第１の光学ユニットの第１の実際位置を、第１の像安定化ユニットの第１の光学ユニットの第１の目標位置と、（ｉｉ）第１の像安定化ユニットの第２の光学ユニットの第２の実際位置を、第１の像安定化ユニットの第２の光学ユニットの第２の目標位置と、（ｉｉｉ）第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットの第３の実際位置を、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットの第３の目標位置と、（ｉｖ）第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットの第４の実際位置を、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットの第４の目標位置と、比較するステップ、
－以下のステップ、
ａ）第１の像安定化ユニットの第１の光学ユニットの第１の実際位置が、第１の像安定化ユニットの第１の光学ユニットの第１の目標位置と異なる場合、第１の制御及び／又は調整ユニット、及び／又は、第２の制御及び／又は調整ユニットを用いて、第１の像安定化ユニットの第１の光学ユニットが、第１の回転軸を中心とした回転によって、特に反復的に第１の目標位置に動かされるように、第１の駆動ユニットを制御及び／又は調整するステップ；
ｂ）第１の像安定化ユニットの第２の光学ユニットの第２の実際位置が、第１の像安定化ユニットの第２の光学ユニットの第２の目標位置と異なる場合、第１の制御及び／又は調整ユニット、及び／又は、第２の制御及び／又は調整ユニットを用いて、第１の像安定化ユニットの第２の光学ユニットが、第２の回転軸を中心とした回転によって、特に反復的に第２の目標位置に動かされるように、第１の駆動ユニットを制御及び／又は調整するステップ；
ｃ）第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットの第３の実際位置が、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットの第３の目標位置と異なる場合、第１の制御及び／又は調整ユニット、及び／又は、第２の制御及び／又は調整ユニットを用いて、第２の像安定化ユニットの第３の光学ユニットが、第３の回転軸を中心とした回転によって、特に反復的に第３の目標位置に動かされるように、第２の駆動ユニットを制御及び／又は調整するステップ；
ｄ）第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットの第４の実際位置が、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットの第４の目標位置と異なる場合、第１の制御及び／又は調整ユニット、及び／又は、第２の制御及び／又は調整ユニットを用いて、第２の像安定化ユニットの第４の光学ユニットが、第４の回転軸を中心とした回転によって、特に反復的に第４の目標位置に動かされるように、第２の駆動ユニットを制御及び／又は調整するステップ；のうちの少なくとも１つを実行するステップ。

【0061】

第１の制御及び／又は調整ユニットは、第１のＰＩＤコントローラとして形成されてもよい。さらに、第２の制御及び／又は調整ユニットは、第２のＰＩＤコントローラとして形成されてもよい。

【0062】

以下、図による実施形態を参照して、本発明をより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0063】

【図1】折り曲げブリッジを有する双眼鏡の形態の光学系の概略図である。

【図2】図１の双眼鏡のさらなる概略図である。

【図3】第２の光学サブ系の概略図である。

【図4】図３による第２の光学サブ系のさらなる概略図である。

【図5】双眼鏡の形態のさらなる光学系の概略図である。

【図6】双眼鏡の形態の別のさらなる光学系の概略図である。

【図7】図６による双眼鏡の第２の光学サブ系の概略図である。

【図8】本発明による方法の一実施形態のフローチャートの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0064】

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の光学系の第１の実施形態は、両眼用の双眼鏡１（以下、単に双眼鏡と呼ぶ）である。しかしながら、本発明は両眼用の双眼鏡に限定されるものではないことを明示しておく。むしろ、本発明は、以下においてさらに詳説するように、例えば、望遠鏡を含む任意の光学系に適している。例えば、以下に説明する実施形態では、さらに上記した特徴のうちの少なくとも１つを有するか、又は、さらに上記した特徴のうちの少なくとも２つの組み合わせを有することが提供される。

【0065】

図１は、管状の第１のハウジング２と管状の第２のハウジング３とを有する双眼鏡１の第１の概略図を示す。第１の光軸１０が、第１のハウジング２を貫通して延びている。一方、第２の光軸１１は、第２のハウジング３を貫通して延びている。第１のハウジング２は、第２のハウジング３と、折り曲げブリッジ４を介して互いに結合されている。折り曲げブリッジ４は、第１のハウジング２に配置された第１のヒンジ部５を有している。さらに、折り曲げブリッジ４は、第２のハウジング３に配置された第２のヒンジ部６を有している。第１のヒンジ部５は、第１の受け部７と第２受け部８とを有し、その間に第２のヒンジ部６の第３の受け部９が配置されている。アクスルピン（図示せず）が第１の受け部７、第２の受け部８、及び第３の受け部９を貫通して延びており、それによって、第１のハウジング２と第２のハウジング３との相対的な位置を、ヒンジ軸７４を中心に調整することができる。このようにして、第１のハウジング２と第２のハウジング３をユーザの瞳孔距離に合わせて調整することができ、それによって、一方では第１のハウジング２がユーザの両眼のうちの一方に配置され、他方では第２のハウジング３がユーザの両眼のうちの他方に配置される。

【0066】

図２は、双眼鏡１のさらなる図を示している。第１のハウジング２は、第１の光学サブ系１２を有している。第１の光学サブ系１２は、第１の対物レンズ１４Ａと、第１の像安定化ユニット１６Ａと、第１の接眼レンズ１７Ａとを有している。

【0067】

第１の接眼レンズ１７Ａには、物体Ｏを観察するためにユーザの第１の眼１５Ａを配置することができる。第１の光学サブ系１２の第１の光軸１０は、第１の像安定化ユニット１６Ａによって若干横方向にオフセットされており、その結果、第１の光軸１０に段差が形成されている。

【0068】

本実施形態においては、第１の対物レンズ１４Ａは、第１のフロントユニット５１Ａと、第１の集束ユニット５２Ａとを有する。第１の対物レンズ１４Ａのさらなる実施形態は、異なる数の個々のレンズ、又はレンズからなるパテ部材を提供する。双眼鏡１を通して見る物体Ｏの焦点を合わせるために、第１の接眼レンズ１７Ａと第１の集束ユニット５２Ａのいずれかが第１の光軸１０に沿って軸方向に変位され得る。さらなる一実施形態においては、第１フロントユニット５１Ａ、又は全体の第１の対物レンズ１４Ａは、第１の光軸１０に沿って変位される。さらなる一実施形態においては、第１のフロントユニット５１Ａと第１の集束ユニット５２Ａとは、互いに相対的に変位される。

【0069】

第１の像安定化ユニット１６Ａは、第１の光学ユニット１９Ａと第２の光学ユニット２０Ａとを有する。第１の光学ユニット１９Ａは、第１の対物レンズ１４Ａと第２の光学ユニット２０Ａの間に配置されている。本実施形態においては、第１の光学ユニット１９Ａは、第１の平面鏡として形成されており、第１の光学ユニット１９Ａは、光入射側に第１の鏡面２１Ａを有している。第２の光学ユニット２０Ａは、ダハプリズムとして形成されている。例えば、ダハプリズムは、ダハプリズムに関して上記した特徴のうちの少なくとも１つ、又は、ダハプリズムに関して上記した特徴のうちの少なくとも２つの組み合わせを有している。

【0070】

第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａは、第１の回転軸２２Ａを中心に回転するように形成されており、第１の回転軸２２Ａは図面に垂直に延びている。第１の回転軸２２Ａは、第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａが回転する唯一の回転軸である。したがって、本実施形態においては、第１の光学ユニット１９Ａが他の回転軸を中心に回転しないようになっている。第１の像安定化ユニット１６Ａの第２の光学ユニット２０Ａは、第２の回転軸２３Ａを中心に回転可能に形成されている。本実施形態においては、第１の回転軸２２Ａと第２の回転軸２３Ａとが異なる軸となっている。これについては、以下において詳説される。さらなる一実施形態においては、第１の光学ユニット１９Ａが、表面に入射した光線を反射する個別の表面を有することが、提供される。例えば、第１の光学ユニット１９Ａが、表面に入射した光線を反射する唯一の表面を有することが、提供される。言い換えれば、このさらなる実施形態においては、第１の光学ユニット１９Ａに、入射光線を反射するさらなる面が配置されないようになっている。

【0071】

第２のハウジング３は、第２の光学サブ系１３を有する。第２の光学サブ系１３は、第２の対物レンズ１４Ｂと、第２の像安定化ユニット１６Ｂと、第２の接眼レンズ１７Ｂと、を有する。第２の接眼レンズ１７Ｂには、物体Ｏを観察するためにユーザの第２の眼１５Ｂを配置することができる。第２の光学サブ系１３の第２の光軸１１は、第２の像安定化ユニット１６Ｂによって、若干横方向にオフセットされているため、第２の光軸１１には段差が形成されている。

【0072】

本実施形態においては、第２の対物レンズ１４Ｂは、第２のフロントユニット５１Ｂと、第２の集束ユニット５２Ｂとを有する。第２の対物レンズ１４Ｂのさらなる実施形態は、異なる数の個別のレンズ、又はレンズからなるパテ部材を提供する。なお、双眼鏡１を通して見る物体Ｏのフォーカシングのために、第２の接眼レンズ１７Ｂと第２の集束ユニット５２Ｂのいずれかが第２の光軸１１に沿って軸方向に変位してもよい。さらなる一実施形態においては、第２のフロントユニット５１Ｂ、又は全部の第２対物レンズ１４Ｂは、第２の光軸１１に沿って変位される。さらなる一実施形態においては、第２のフロントユニット５１Ｂと第２の集束ユニット５２Ｂとは、互いに相対的に変位する。

【0073】

第２の像安定化ユニット１６Ｂは、第３の光学ユニット１９Ｂと第４の光学ユニット２０Ｂとを有する。第３の光学ユニット１９Ｂは、第２の対物レンズ１４Ｂと第４の光学ユニット２０Ｂとの間に配置されている。本実施形態においては、第３の光学ユニット１９Ｂは、第２の平面鏡として形成されており、第３の光学ユニット１９Ｂは、光入射側に第２の鏡面２１Ｂを有する。第４の光学ユニット２０Ｂは、ダハプリズムとして形成されている。例えば、ダハプリズムは、ダハプリズムに関して上記した特徴のうちの少なくとも１つ、又は、ダハプリズムに関して上記した特徴のうちの少なくとも２つの組み合わせを有している。

【0074】

第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂは、第３の回転軸２２Ｂを中心に回転するように形成されており、第３の回転軸２２Ｂは図面に垂直に延びている。第３の回転軸２２Ｂは、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂが回転する唯一の回転軸である。したがって、本実施形態においては、第３の光学ユニット１９Ｂが他の回転軸を中心に回転しないことが提供される。第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂは、第４の回転軸２３Ｂを中心に回転可能に形成されている。本実施形態においては、第３の回転軸２２Ｂと第４の回転軸２３Ｂとが異なる軸であることが提供される。これについては、以下で詳説される。

【0075】

さらなる一実施形態においては、第３の光学ユニット１９Ｂは表面に入射した光線を反射する個別の表面を有することが、提供される。例えば、第３の光学ユニット１９Ｂは表面に入射した光線を反射する唯一の面を有することが、提供される。言い換えれば、このさらなる実施形態においては、第３の光学ユニット１９Ｂは入射光線を反射する他の表面を有さないようになっている。

【0076】

上記に示した両光学サブ系１２，１３において、光学サブ系１２，１３に入射する光線のビーム方向は以下の様である。物体Ｏ－対物レンズ１４Ａ、１４Ｂ－像安定化ユニット１６Ａ、１６Ｂ－接眼レンズ１７Ａ、１７Ｂ－眼１５Ａ、１５Ｂ。

【0077】

フォーカシングのために、ここに示す実施形態においては、折り曲げブリッジ４に回転つまみ５３が配置されており、これによって、第１の集束ユニット５２Ａ及び第２の集束ユニット５２Ｂは、第１の光軸１０と第２の光軸１１に沿って一緒に変位させることができる。さらなる一実施形態においては、第１の対物レンズ１４Ａ及び第２の対物レンズ１４Ｂ（又は、第１の対物レンズ１４Ａ及び第２の対物レンズ１４Ｂの少なくともユニット）が、互いに相対的に位置調整されることが、提供される。

【0078】

ここに例示する実施形態においては、第１の対物レンズ１４Ａ及び第２の対物レンズ１４Ｂの両方は、それぞれの対物レンズ１４Ａ，１４Ｂに関連する像面において、見られている物体Ｏに対して上下逆の実像を生成する。第１の対物レンズ１４Ａに帰属する第１の像安定化ユニット１６Ａは、第１の反転系である。さらに、第２の対物レンズ１４Ｂに帰属する第２の像安定化ユニット１６Ｂは、第２の反転系である。上記の反転系は、いずれも像を正立させるために使用される。それによって、上下逆の像を、新たな結像面に、第１のハウジング２の第１の中間結像面２４Ａに、又は第２のハウジング３の第２の中間結像面２４Ｂに、正立して結像させる。第１の中間結像面２４Ａには、例えば、視野を鋭く制限する第１のフィールド絞りが配置さる。さらに、第２の中間結像面２４Ｂには、例えば、視野を鋭く制限する第２のフィールド絞りが配置され得る。

【0079】

第１の接眼レンズ１７Ａは、第１の中間結像面２４Ａの像を任意の距離、例えば無限遠などに結像するために用いられる。さらに、第２の接眼レンズ１７Ｂは、第２の中間結像面２４Ｂの像を任意の距離、例えば無限遠などに結像するために用いられる。

【0080】

第１の光学サブ系１２の第１のアパーチャ絞り５４Ａ及び第２の光学サブ系１３の第２のアパーチャ絞り５４Ｂは、対応する光学サブ系１２，１３の光学素子の枠（Ｆａｓｓｕｎｇ）、典型的には第１のフロントユニット５１Ａ又は第２のフロントユニット５１Ｂのレンズの枠によって形成されてもよいし、別個の絞りによって形成されてもよい。それは、対応する光学サブ系１２又は１３によって、ビーム方向において対応する接眼レンズ１７Ａ又は１７Ｂの後方に位置し、典型的にはそのレンズから５～２５ｍｍ離れた面に、結像されてもよい。この面は射出瞳の面と呼ばれる。

【0081】

側方から入射する光からユーザを保護するために、第１の接眼レンズ１７Ａに、引き抜き可能な、回し外し可能な、又は折り畳み可能な第１のアイカップ５５Ａを設け、第２の接眼レンズ１７Ｂに、引き抜き可能な、回し外し可能な、又は折り畳み可能な第２のアイカップ５５Ｂを設けてもよい。

【0082】

図３は、第２のハウジング３内に配置された第２の光学サブ系１３の概略図を示す。図３は、図２に示された第２の光学サブ系１３に基づいている。同一のユニットには同一の参照符号が付されている。第１のハウジング２内に配置された第１の光学サブ系１２は、第２の光学サブ系１３と基本的に同一の構造を有している。そのため、第２の光学サブ系１３に関する以下の説明は、第１の光学サブ系１２にも適宜適用される。本発明による光学系が、例えば、単眼鏡として、望遠鏡として、又はフィールドスコープとして形成される場合、光学系は基本的には図３に示すような構造を有している。したがって、以下の詳説はこれらの光学系にも当てはまる。

【0083】

上記したように、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂは、第３の回転軸２２Ｂを中心に回転可能に形成されており、第３の回転軸２２Ｂは、図面に垂直に延びている。第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂは、第４の回転軸２３Ｂを中心に回転可能に形成されている。本実施形態においては、第３の回転軸２２Ｂと第４の回転軸２３Ｂとが異なる軸であるように設けられている。例えば、すでに先に説明したように、第４の回転軸２３Ｂは、第２の光軸１１に関して方向づけられている。

【0084】

第３の光学ユニット１９Ｂと、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂ用の第２の支持具とによって形成される第２の系は、第２の重心を有し、第３の回転軸２２Ｂは第２の重心を通過する。第２の重心は、第２の系の質量中心である。これによって、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂが基本的に平衡状態で支持されるという利点がある。それによって、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂを回転させるために必要なトルクが従来技術よりも少なくなり、その結果、第３の光学ユニット１９Ｂを動かすための駆動ユニットの機械的な要求が低く、従来技術に比べて電気的に動作する駆動ユニットを使用した場合の低消費電力化が実現される。

【0085】

さらに、ここで説明する本発明の実施形態においては、第２の光軸１１が第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂの第２鏡面２１Ｂと第２の交点で交差し、第３の回転軸２２Ｂが第２の交点を通過することが提供される。第２の光軸１１の突き当り点は、第２の鏡面２１Ｂの中心よりも少し上にある。また、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂの第２の鏡面２１Ｂは、第２の中心点を有し、第３の回転軸２２Ｂが第２の中心点を通過するようにしてもよい。後者の２つの実施形態は、例えば、光学系、例えば双眼鏡１において特に良好な結像を得たい場合に選択される。

【0086】

本発明の一実施形態においては、第３の光学ユニット１９Ｂが回転する第３の回転軸２２Ｂが第２の平面と交差することが提供される。さらに、本実施形態においては、第４の光学ユニット２０Ｂが回転する第４の回転軸２３Ｂが、上記の第２の平面内にあることが、提供される。例えば、第３の回転軸２２Ｂが、上記の座標系のｘ軸に沿って配置されていることが、提供される。そして、第４の回転軸２３Ｂは、ｙ軸とｚ軸とによって囲まれた平面上に位置する。これはｙｚ平面である。例えば、第３の光学ユニット１９Ｂがｘ軸の形態の第３の回転軸２２Ｂを中心に回転すると、第２の光学サブ系１３における光線の偏向は、ｙ軸に沿った像平面内の像の変位を引き起こすような形で起こる。これによって、第２の光学サブ系１３において生成された像のｙ軸方向の変位を打ち消すことができる。これによって、ｙ軸方向の像の安定化が図られる。第４の光学ユニット２０Ｂを上記平面内にある第４の回転軸２３Ｂを中心に回転させることで、第２の光学サブ系１３における光線の偏向が起こり、光学サブ系１３で生成された像のｘ軸に沿った結像面内での変位が発生する。これによって、ｘ軸方向の像の安定化が図られる。

【0087】

第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂが、任意の軸、例えばｙｚ平面内の任意の軸を中心に回転すると、ｘ軸に沿った像の上記の所望の変位に加えて、第２の光学サブ系１３において生成された像の意図しない回転が発生する可能性がある。この意図しない回転を回避するために、一実施形態においては、第２の光学サブ系１３の非安定化状態において、第４の回転軸２３Ｂが、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂの第２の鏡面２１Ｂに対して垂直に配置されることが提供される。非安定化状態は、像安定化が生じない場合に存在する。本実施形態においては、像のｘ軸方向の変位のみが生じる。そのため、像の乱れた回転は生じない。

【0088】

さらなる一実施形態においては、追加的又は代替的に、例えば半導体ベースのイメージセンサとして形成された第２の像取得ユニットが、第２の光学サブ系１３の結像面に配置されることが提供される。

【0089】

第３の光学ユニット１９Ｂを第３の回転軸２２Ｂを中心に回転させ、第４の光学ユニット２０Ｂを第４の回転軸２３Ｂを中心に回転させるために、本発明では、図４に示す駆動ユニットを用いる。図４は図３を基にしたものである。同一の構成ユニットには同一の参照符号が付される。

【0090】

第２のハウジング３内には、第３の光学ユニット１９Ｂを第３の回転軸２２Ｂを中心に回転させる力を与える第２の鏡駆動ユニット２５Ｂが配置されている。さらに、第２のハウジング３内には、第４の光学ユニット２０Ｂを第４の回転軸２３Ｂを中心に回転させる力を与える第２プリズム駆動ユニット２６Ｂが配置されている。これに加え、第２のプリズム駆動ユニット２６Ｂは、第４の光学ユニット２０Ｂの支持具２８Ｂと協働する。第２の鏡駆動ユニット２５Ｂ及び／又は第２のプリズム駆動ユニット２６Ｂは、例えば、圧電セラミックス、圧電アクチュエータ、圧電曲げアクチュエータ、圧電超音波アクチュエータ、圧電進行波アクチュエータ、ＤＣモータ、ステッピングモータ、又はボイスコイルモータとして形成されている。本発明は、上記の駆動ユニットの使用に限定されないことを明示しておく。むしろ、本発明に適した任意の駆動ユニットを使用することができる。

【0091】

考察によって、上記の駆動ユニットのうち少なくとも１つを圧電技術に基づく駆動ユニットとして形成することが、特に有利であることが認識された。これに加えて、さらに上記を参照されたい。

【0092】

第２のハウジング３内には、さらに、第２の鏡駆動ユニット２５Ｂ及び第２のプリズム駆動ユニット２６Ｂに制御信号及び／又は調整信号を送る第２の制御ユニット及び／又は調整ユニット２７Ｂが配置されている。さらに、第２のハウジング３内には、第２の動き検出器２９Ｂが配置されている。第２の動き検出器２９Ｂは、光学系の動き、例えば、回転震動の動き及び／又は並進震動の動きを検出するために使用される。第２の動き検出器２９Ｂは、例えば、回転数センサ、ジャイロセンサ、又は、磁力計として形成される。本発明は、上記の動き検出器の使用に限定されるものではないことを明示しておく。むしろ、本発明に適した任意の動き検出器を使用することができる。

【0093】

図５は、双眼鏡１のさらなる一実施形態を示す。本実施形態の双眼鏡１では、第２の鏡駆動ユニット２５Ｂ及び第２のプリズム駆動ユニット２６Ｂは、第２のハウジング３内に配置されている。さらに、第１のハウジング２内には、第１の光学サブ系１２において、第２の光学サブ系１３における第２の鏡駆動ユニット２５Ｂ及び第２のプリズム駆動ユニット２６Ｂと同様の機能及び効果を有する第１の鏡駆動ユニット２５Ａ及び第１のプリズム駆動ユニット２６Ａが配置されている。折り曲げブリッジ４には動き検出器２７が配置されている。さらに、折り曲げブリッジ４には、電圧供給ユニット２８が配置されている。電圧供給ユニット２８は、例えば、電池又はアキュムレータとして形成されている。さらに、折り曲げブリッジ４には、折り曲げブリッジセンサ２９が配置されている。第１のハウジング２内には、さらに第１の制御ユニット及び／又は調整ユニット２７Ａが配置されており、そのユニット２７Ａは、第１の鏡駆動ユニット２５Ａ、第１のプリズム駆動ユニット２６Ａ、第２の鏡駆動ユニット２５Ｂ、第２のプリズム駆動ユニット２６Ｂ、動き検出器２７、電圧供給ユニット２８、及び折り曲げブリッジセンサ２９に導電接続されている。

【0094】

折り曲げブリッジセンサ２９は、折り曲げブリッジ４の折り曲げ角度を検出するために使用される。動き検出器２７によって検出された震動及び／又は回転に基づいて、第１の制御ユニット及び／又は調整ユニット２７Ａによって第１の鏡駆動ユニット２５Ａ及び第１のプリズム駆動ユニット２６Ａに対して算出された制御信号及び／又は調整信号は、座標変換、及び／又は、さらなる数学的手法に基づいて、第２の鏡駆動ユニット２５Ｂ及び第２プリズム駆動ユニット２６Ｂに対して、第１の座標系から第２の座標系での制御信号及び／又は調整信号に変換される。

【0095】

図６は、本発明のさらなる一実施形態を示す。図６の実施形態は、図２の実施形態に基づいている。同一の構成ユニットには、同一の参照記号が付されている。そのため、本実施形態においても有効な上記の詳述を参考されたい。

【0096】

図６に示す実施形態においては、第１の像安定化ユニット１６Ａは、プリズム反転系として形成されている。第１の像安定化ユニット１６Ａは、第１の光学ユニット１９Ａと第２の光学ユニット２０Ａとを有する。第１の光学ユニット１９Ａは、第１のプリズムとして形成されている。第２の光学ユニット２０Ａは、第２のプリズムとして形成されている。第１の像安定化ユニット１６Ａは、例えば、アッベ・ケーニッヒ・プリズム系、シュミット・ぺシャン・プリズム系、又はポロ・プリズム系として形成されている。

【0097】

図６に示す第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａは、第１の回転軸２２Ａを中心に回転するように形成されており、第１の回転軸２２Ａは図面に垂直に延びている。第１の回転軸２２Ａは、第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａが回転する唯一の回転軸である。したがって、本実施形態においては、第１の光学ユニット１９Ａが他の回転軸を中心に回転しないようになっている。第１の像安定化ユニット１６Ａの第２の光学ユニット２０Ａは、第２の回転軸２３Ａを中心に回転可能に形成されている。本実施形態においては、第１の回転軸２２Ａと第２の回転軸２３Ａが異なる軸であることが提供される。例えば、上記したように、第２の回転軸２３Ａは、第１の光軸１０に関して方向づけられている。

【0098】

図６による第１の光学ユニット１９Ａは、図２による第１の光学ユニット１９Ａに関して上記した少なくとも１つの特徴又は少なくとも２つの特徴の組み合わせを有していてもよい。図６による第２の光学ユニット２０Ａは、図２による第２の光学ユニット２０Ａに関して上記した少なくとも１つの特徴又は少なくとも２つの特徴の組み合わせを有していてもよい。例えば、図６の第１の光学ユニット１９Ａ及び第２の光学ユニット２０Ａは、それぞれ、全反射又は鏡層によって光線が方向転換される反射面を有している。

【0099】

図６に示す実施形態においては、第２の像安定化ユニット１６Ｂは、プリズム反転系として形成されている。第２の像安定化ユニット１６Ｂは、第３の光学ユニット１９Ｂと第４の光学ユニット２０Ｂとを有する。第３の光学ユニット１９Ｂは、第３のプリズムとして形成されている。第４の光学ユニット２０Ｂは、第４のプリズムとして形成されている。第２の像安定化ユニット１６Ｂは、例えば、アッベ・ケーニッヒ・プリズム系、シュミット・ぺシャン・プリズム系、又は、ポロ・プリズム系として形成されている。

【0100】

図６に示す第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂは、第３の回転軸２２Ｂを中心に回転可能に形成されており、第３の回転軸２２Ｂは図面に垂直に延びている。第３の回転軸２２Ｂは、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂが回転する唯一の回転軸である。したがって、本実施形態においては、第３の光学ユニット１９Ｂは、他の回転軸を中心に回転しないようになっている。第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂは、第４の回転軸２３Ｂを中心に回転可能に形成されている。本実施形態においては、第３の回転軸２２Ｂと第４の回転軸２３Ｂとが異なる軸となっている。

【0101】

図６による第３の光学ユニット１９Ｂは、図２による第３の光学ユニット１９Ｂに関して上記した少なくとも１つの特徴又は少なくとも２つの特徴の組み合わせを有していてもよい。図６による第４の光学ユニット２０Ｂは、図２による第４の光学ユニット２０Ｂに関して上記した少なくとも１つの特徴又は少なくとも２つの特徴の組み合わせを有していてもよい。例えば、図６の第３の光学ユニット１９Ｂ及び第４の光学ユニット２０Ｂは、それぞれ、全反射又は鏡層によって光線が方向転換される反射面を有している。

【0102】

図６の実施形態においては、図４及び図５で説明したのと同一の駆動ユニット、動き検出器、制御及び／又は調整ユニット、同一の折り曲げブリッジセンサ、及び、同一の電圧供給ユニットを有し得る。したがって、上記の詳述は、図６の実施形態にも当てはまる。

【0103】

図７は、第２のハウジング３に配置された第２の光学サブ系１３の概略図を示す。図７は、図６に示された第２の光学サブ系１３に基づいている。同一のユニットには同一の参照符号が付される。第１のハウジング２内に配置された第１の光学サブ系１２は、第２の光学サブ系１３と基本的に同一の構造を有している。そのため、第２の光学サブ系１３に関する以下の説明は、第１の光学サブ系１２にも適宜適用される。本発明による光学系を、例えば単眼鏡として、望遠鏡として、又はフィールドスコープとして形成する場合、光学系は基本的に図６に示すような構造を有する。したがって、以下の詳説はこれらの光学系に当てはまる。

【0104】

上記したように、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂは、第３の回転軸２２Ｂを中心に回転可能に形成されており、第３の回転軸２２Ｂは、図面に垂直に延びている。第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂは、第４の回転軸２３Ｂを中心に回転可能に形成されている。本実施形態においては、第３の回転軸２２Ｂと第４の回転軸２３Ｂとが異なる軸となっている。

【0105】

第３の光学ユニット１９Ｂと、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂ用の支持具とによって形成される第２の系は、第２の重心を有し、第３の回転軸２２Ｂは第２の重心を通過する。第２の重心は、第２の系の質量中心である。これによって、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂが基本的に平衡状態で支持されるという利点がある。それによって、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂを回転させるために必要なトルクが従来技術よりも少なくなり、その結果、第３の光学ユニット１９Ｂを動かすための駆動ユニットの機械的要求が低く、従来技術に比べて電気的に動作する駆動ユニットを使用した場合の低消費電力化が実現される。

【0106】

さらに、ここで説明する本発明の実施形態においては、第２の光軸１１が第３の光学ユニット１９Ｂの反射面と第２の交点で交差し、第３の回転軸２２Ｂが第２の交点を通過することが提供される。第２の光軸１１の突き当り点は、反射面の中心よりも少し上にある。なお、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂの反射面は第２の中心点を有し、第３の回転軸２２Ｂが第２の中心点を通過するようにしてもよい。例えば、反射面は、第１のプリズムの形態の第３の光学ユニット１９Ｂ内の面であり、その面において、入射光線が全反射によって方向転換される。加えて、代替的に、反射面は鏡層である。

【0107】

本発明の一実施形態においては、第３の光学ユニット１９Ｂが回転する第３の回転軸２２Ｂが第２の平面と交差することが提供される。さらに、本実施形態においては、第４の光学ユニット２０Ｂが回転する第４の回転軸２３Ｂが、上記の第２の平面内にあることが、提供される。例えば、第３の回転軸２２Ｂが、上記の座標系のｘ軸に沿って配置されていることが、提供される。そして、第４の回転軸２３Ｂは、ｙ軸とｚ軸とによって囲まれた平面上に位置する。これはｙｚ平面である。例えば、第３の光学ユニット１９Ｂがｘ軸の形態の第３の回転軸２２Ｂを中心に回転すると、第２の光学サブ系１３における光線の偏向は、ｙ軸に沿った結像平面内の像の変位を引き起こすような形で起こる。これによって、第２の光学サブ系１３において生成された像のｙ軸方向の変位を打ち消すことができる。これによって、ｙ軸方向の像の安定化が図られる。第４の光学ユニット２０Ｂを上記平面内にある第４の回転軸２３Ｂを中心に回転させることで、第２の光学サブ系１３における光線の偏向が起こり、光学サブ系１３で生成された像のｘ軸に沿った結像面内での変位が発生する。これによって、ｘ軸方向の像の安定化が図られる。

【0108】

第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂが、任意の軸、例えばｙｚ平面内の任意の軸を中心に回転すると、ｘ軸に沿った像の上記の所望の変位に加えて、第２の光学サブ系１３において生成された像の意図しない回転が発生する可能性がある。この意図しない回転を回避するために、一実施形態においては、第２の光学サブ系１３の非安定化状態において、第４の回転軸２３Ｂが、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂの反射面に対して垂直に配置されることが提供される。非安定化状態は、像安定化が生じない場合に存在する。本実施形態においては、像のｘ軸方向の変位のみが生じる。そのため、像の乱れた回転は生じない。

【0109】

図８は、図５による双眼鏡１を操作するための本発明による方法の一実施形態のフローチャートである。この方法によって、双眼鏡１によって生成された像が安定化される。方法ステップＳ１においては、動き検出器２７によって双眼鏡１の動きが取得され、動き信号が生成される。方法ステップＳ２においては、動き信号に応じて、双眼鏡１の演算ユニットによって、以下の少なくとも１つのユニットの以下の目標位置、（ｉ）第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａの第１の目標位置、（ｉｉ）第１の像安定化ユニット１６Ａの第２の光学ユニット２０Ａの第２の目標位置、（ｉｉｉ）第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂの第３の目標位置、（ｉｖ）第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂの第４の目標位置、のうちの少なくとも１つを決定するステップが行われる。目標位置は、特に、安定化の所定の強さに応じて、及び／又は、双眼鏡１の所定の使用（例えば、動く移動手段内において使用される場合）に応じて決定される。方法ステップＳ３においては、第１の鏡駆動ユニット２５Ａ、第１のプリズム駆動ユニット２６Ａ、第２の鏡駆動ユニット２５Ｂ、及び第２のプリズム駆動ユニット２６Ｂの、少なくとも１つの第１の位置センサを用いて、以下の少なくとも１つのユニットの以下の実際位置、（ｉ）第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａの第１の実際位置、（ｉｉ）第１の像安定化ユニット１６Ａの第２の光学ユニット２０Ａの第２の実際位置、（ｉｉｉ）第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂの第３の実際位置、（ｉｖ）第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂの第４の実際位置、のうちの少なくとも１つを決定するステップが行われる。方法ステップＳ４においては、第１の制御及び／又は調整ユニット２７Ａを用いて、以下の位置を比較するステップであって、（ｉ）第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａの第１の実際位置を、第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａの第１の目標位置と、（ｉｉ）第１の像安定化ユニット１６Ａの第２の光学ユニット２０Ａの第２の実際位置を、第１の像安定化ユニット１６Ａの第２の光学ユニット２０Ａの第２の目標位置と、（ｉｉｉ）第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂの第３の実際位置を、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂの第３の目標位置と、（ｉｖ）第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂの第４の実際位置を、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂの第４の目標位置と、比較するステップが行われる。方法ステップＳ５においては、以下のステップのうちの少なくとも１つが実行される。
（ｉ）第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａの第１の実際位置が、第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａの第１の目標位置と異なる場合、第１の制御及び／又は調整ユニット２７Ａを用いて、第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａが、第１の回転軸２２Ａを中心とした回転によって、第１の目標位置に合致するように、第１の鏡駆動ユニット２５Ａを調整するステップ；
（ｉｉ）第１の像安定化ユニット１６Ａの第２の光学ユニット２０Ａの第２の実際位置が、第１の像安定化ユニット１６Ａの第２の光学ユニット２０Ａの第２の目的位置と異なる場合、第１の制御及び／又は調整ユニット２７Ａを用いて、第１の像安定化ユニット１６Ａの第２の光学ユニット２０Ａが、第２の回転軸２３Ａを中心とした回転によって、第２の目標位置に合致するように、第１のプリズム駆動ユニット２６Ａを調整するステップ；
（ｉｉｉ）第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂの第３の実際位置が、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂの第３の目標位置と異なる場合、第１の制御及び／又は調整ユニット２７Ａを用いて、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第３の光学ユニット１９Ｂが、第３の回転軸２２Ｂを中心とした回転によって、第３の目標位置に合致するように、第２の鏡駆動ユニット２５Ｂを調整するステップ；
（ｉｖ）第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂの第４の実際位置が、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂの第４の目標位置と異なる場合、第１の制御及び／又は調整ユニット２７Ａを用いて、第２の像安定化ユニット１６Ｂの第４の光学ユニット２０Ｂが、第４の回転軸２３Ｂを中心とした回転によって、第４の目標位置に合致するように、第２のプリズム駆動ユニット２６Ｂを調整するステップ。

【0110】

方法ステップＳ５に続いて、方法ステップＳ４において、それぞれの目的位置が対応する実際位置に対応するか、又は十分に正確に対応すると判断されるまで、すなわち、例えば、第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａの第１の実際位置が、第１の像安定化ユニット１６Ａの第１の光学ユニット１９Ａの第１の目標位置に対応するか、又は十分に正確に対応するまで、方法ステップＳ３からＳ５が再び実行される。

【0111】

双眼鏡１のさらなる動きが検出された場合には、本方法は、方法ステップＳ１から再び実行される。

【0112】

本明細書、図面、及び特許請求の範囲に開示されている本発明の特徴は、その様々な実施形態における本発明の実現のために、個別にも、任意の組み合わせにおいても、必須となり得る。本発明は、説明された実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲の範囲内において、及び、当業者の知識を考慮して、変更され得る。

【符号の説明】

【0113】

１ 双眼鏡
２ 第１のハウジング
３ 第２のハウジング
４ 折り曲げブリッジ
５ 第１のヒンジ部
６ 第２のヒンジ部
７ 第１の受け部
８ 第２の受け部
９ 第３の受け部
１０ 第１の光軸
１１ 第２の光軸
１２ 第１の光学サブ系
１３ 第２の光学サブ系
１４Ａ 第１の対物レンズ
１４Ｂ 第２の対物レンズ
１５Ａ 第１の眼
１５Ｂ 第２の眼
１６Ａ 第１の像安定化ユニット
１６Ｂ 第２の像安定化ユニット
１７Ａ 第１の接眼レンズ
１７Ｂ 第２の接眼レンズ
１９Ａ 第１の光学ユニット
１９Ｂ 第３の光学ユニット
２０Ａ 第２の光学ユニット
２０Ｂ 第４の光学ユニット
２１Ａ 第１の鏡面
２１Ｂ 第２の鏡面
２２Ａ 第１の回転軸
２２Ｂ 第３の回転軸
２３Ａ 第２の回転軸
２３Ｂ 第４の回転軸
２４Ａ フィールド絞りを有する第１の中間結像面
２４Ｂ フィールド絞りを有する第２の中間結像面
２５Ａ 第１の鏡駆動ユニット
２５Ｂ 第２の鏡駆動ユニット
２６Ａ 第１のプリズム駆動ユニット
２６Ｂ 第２のプリズム駆動ユニット
２７ 動き検出器
２７Ａ 第１の制御及び／又は調整ユニット
２７Ｂ 第２の制御及び／又は調整ユニット
２８ 電圧供給ユニット
２８Ｂ 支持具
２９ 折り曲げブリッジセンサ
２９Ｂ 第２の動き検出器
５１Ａ 第１のフロントユニット
５１Ｂ 第２のフロントユニット
５２Ａ 第１の焦点ユニット
５２Ｂ 第２の焦点ユニット
５３ 回転つまみ
５４Ａ 第１のアパーチャ絞り
５４Ｂ 第２のアパーチャ絞り
５５Ａ 第１のアイカップ
５５Ｂ 第２のアイカップ
７４ ヒンジ軸
Ｓ１～Ｓ５ 方法ステップ
Ｏ 物体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】