DE102017211588A1

DE102017211588A1 - Optisches System zur Abbildung eines Objekts sowie Kamera mit einem derartigen optischen System

Info

Publication number: DE102017211588A1
Application number: DE102017211588.2A
Authority: DE
Inventors: Jochen Franke
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2019-01-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Abbildung eines Objekts, mit einer entlang einer optischen Achse (OA) des optischen Systems beweglich angeordneten Halteeinrichtung (6), einer optischen Einheit, die an der Halteeinrichtung (6) angeordnet ist und zusammen mit der Halteeinrichtung (6) entlang der optischen Achse (OA) bewegbar ist, und mit einem Linearantrieb (9) zur Bewegung der Halteeinrichtung (6), wobei der Linearantrieb (9) eine Spindel (15) und eine an der Spindel (15) angeordnete Spindelmutter (16) aufweist. Das optische System (3) weist eine erste Gelenkeinrichtung (19) und eine zweite Gelenkeinrichtung (20) auf. Die erste Gelenkeinrichtung (19) ist an der Spindelmutter (16) zur Wirkverbindung mit der Spindelmutter (16) angeordnet und die zweite Gelenkeinrichtung (20) ist zur Wirkverbindung mit der Halteeinrichtung (6, 8) ausgebildet. Bei der Erfindung werden Fluchtungsfehler zwischen der Spindelachse und der optischen Achse, entlang derer die Halteeinrichtung bewegt wird, ausgeglichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Abbildung eines Objekts. Beispielsweise wird das Objekt auf mindestens eine Bilderfassungseinheit abgebildet. Beispielsweise ist die Bilderfassungseinheit als digitale Bilderfassungseinheit ausgebildet, insbesondere in Form eines CMOS. Die Erfindung ist hierauf aber nicht eingeschränkt. Beispielsweise kann das Objekt auch auf eine andere Bilderfassungseinheit abgebildet werden, beispielsweise einen fotografischen Film. Die Erfindung betrifft auch eine Kamera mit einem derartigen optischen System. Beispielsweise ist die Kamera als eine Fotokamera und/oder eine Filmkamera ausgebildet. Das optische System ist beispielsweise als Objektiv oder als Okular ausgebildet.
Ein Objektiv des Standes der Technik weist optische Einheiten in Form von einzelnen Linsen und/oder in Form von mindestens einer Linsengruppe auf, die beispielsweise mehrere Linsen umfasst. Die einzelnen Linsen und/oder die Linsengruppe sind/ist für eine Fokussierung oder eine Verstellung einer Brennweite des Objektivs entlang einer optischen Achse des Objektivs beweglich ausgebildet. Um eine einzelne Linse oder eine Linsengruppe in dem bekannten Objektiv zu bewegen, ist es bekannt, einen Linearantrieb zu verwenden, der eine Spindel und eine an der Spindel angeordnete sowie verdrehgesicherte Spindelmutter aufweist. Die Spindel weist eine Spindelachse auf, die sich durch die Spindel hindurch erstreckt und in der Regel eine Symmetrieachse ist. Zusätzlich zu der Anordnung an der Spindel ist die Spindelmutter an einer Halteeinrichtung des bekannten Objektivs angeordnet. Die Halteeinrichtung dient zum einen der Befestigung der einzelnen Linse oder der Linsengruppe und zum anderen der Bewegung der einzelnen Linse oder der Linsengruppe entlang einer Achse. Hierzu ist die Halteeinrichtung entlang einer Achse beweglich ausgebildet. Die Achse ist beispielsweise die optische Achse des Objektivs. Eine Drehbewegung der Spindel des Linearantriebs wird mittels der Spindelmutter in eine Linearbewegung entlang der Spindelachse der Spindel umgewandelt. Die Linearbewegung der Spindelmutter führt wiederum zu einer linearen Bewegung der Halteeinrichtung entlang der optischen Achse des Objektivs. Auf diese Weise wird die einzelne Linse oder die Linsengruppe entlang der optischen Achse des Objektivs bewegt.
Aus der DE 10 2011 117 743 A1 ist ein Mikroskopobjektiv mit einer, in Richtung einer optischen Achse, verschiebbaren Linsengruppe bekannt. Das bekannte Objektiv weist einen Motor auf, an dessen Abtriebswelle eine Gewindespindel gekoppelt ist. Eine Rotationsachse der Gewindespindel ist identisch mit der Rotationsachse der Abtriebswelle des Motors und parallel zu einer optischen Achse einer Linsengruppe ausgerichtet. Mittels einer Gewindemutter wird die Rotationsbewegung der Gewindespindel in eine axiale Bewegung umgewandelt, die über einen Mitnehmer und einen Zapfen auf die Linsengruppe übertragen wird. Die Rotationsrichtung der Motorabtriebswelle ist umkehrbar. Mit der Rotationsrichtung wird die Richtung vorgegeben, in welche die Linsengruppe entlang der optischen Achse verschoben wird. Sollte mehr als nur eine Linsengruppe bewegt werden, so sind eine der Anzahl der Linsengruppen entsprechende Anzahl an Motoren mit dazugehörigen Stellmechanismen, beispielsweise in Form einer Gewindespindel und zusätzlichen Getriebegliedern, vorgesehen.
Aus der WO 2006/074695 A1 ist eine Positioniervorrichtung, insbesondere eine Positioniervorrichtung für optische Instrumente bekannt. Ferner ist aus dieser Druckschrift ein Spindelmotor zum Antrieb einer Linsengruppe oder einer Linse bekannt.
Um eine hohe Präzision der Bewegungen der Halteeinrichtung zu erreichen, ist es wünschenswert, dass insbesondere die Spindelmutter und die linear bewegte Halteeinrichtung möglichst spielfrei ausgeführt sind. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und Montagetoleranzen kommt es jedoch zu Fluchtungsfehlern zwischen der Spindelachse und der Achse, beispielsweise der optischen Achse, entlang derer die linear bewegte Halteeinrichtung geführt wird. Dabei wird vorstehend und auch nachstehend unter der vorgenannten Fluchtung die parallele Ausrichtung der Spindelachse zu derjenigen Achse verstanden, entlang derer die linear bewegte Halteeinrichtung geführt wird, also beispielsweise die optische Achse. Aufgrund der Fluchtungsfehler kann es nun sein, dass die Spindelmutter und die linear bewegte Halteeinrichtung miteinander verklemmen. Dies ist nicht erwünscht, da eine Einstellung der Fokussierung oder eine Verstellung der Brennweite so nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein optisches System anzugeben, bei dem Fluchtungsfehler zwischen der Spindelachse und der Achse, entlang derer eine Halteeinrichtung für eine optische Einheit des optischen Systems bewegt wird, ausgeglichen werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem optischen System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Kamera ist durch die Merkmale des Anspruchs 15 gegeben. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und/oder den beigefügten Zeichnungen.
Das erfindungsgemäße optische System ist zur Abbildung eines Objekts ausgebildet. Beispielsweise wird das Objekt auf mindestens eine Bilderfassungseinheit abgebildet. Beispielsweise ist die Bilderfassungseinheit als digitale Bilderfassungseinheit ausgebildet, insbesondere in Form eines CMOS. Die Erfindung ist hierauf aber nicht eingeschränkt. Beispielsweise kann das Objekt auch auf eine andere Bilderfassungseinheit abgebildet werden, beispielsweise einen fotografischen Film. Die Bilderfassungseinheit ist nicht zwingend eine Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems, sondern kann auch eine Einheit einer erfindungsgemäßen Kamera sein, die weiter unten näher erläutert wird.
Das erfindungsgemäße optische System weist mindestens eine entlang einer optischen Achse des optischen Systems beweglich angeordnete Halteeinrichtung auf. Die Halteeinrichtung dient dem Halten von mindestens einer optischen Einheit des erfindungsgemäßen Systems. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist an der Halteeinrichtung mindestens eine optische Einheit angeordnet. Die optische Einheit ist beispielsweise als einzelne Linse, als eine Linsengruppe, als ein Prisma oder als ein Spiegel ausgebildet. Vorstehend und auch nachstehend wird unter einer Linsengruppe eine optische Einheit verstanden, die eine einzige Linse oder alternativ mehrere Linsen aufweist. Die Art der Anordnung der optischen Einheit an der Halteeinrichtung kann jegliche geeignete Anordnung sein. Die optische Einheit ist beispielsweise klemmend an der Halteeinrichtung angeordnet. Hierzu ist es dann vorgesehen, dass die Halteeinrichtung als Klemmeinrichtung ausgebildet ist, an der die optische Einheit klemmend gehalten ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es beispielsweise vorgesehen, dass die optische Einheit mit der Halteeinrichtung verklebt und/oder an der Halteeinrichtung geschweißt und/oder geschraubt ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es ferner vorgesehen, dass die Halteeinrichtung als Schiebefassung ausgebildet ist, wobei die Schiebefassung die optische Einheit zumindest teilweise oder sogar vollständig umfasst.
Das erfindungsgemäße optische System weist einen Linearantrieb zur Bewegung der Halteeinrichtung entlang der optischen Achse auf. Der Linearantrieb ist mit mindestens einer Spindel und mit mindestens einer an der Spindel angeordneten Spindelmutter versehen. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Spindel als Gewindespindel ausgebildet ist. Die Spindelmutter weist ein Gewinde auf, welches mit der Spindel zusammenwirkt. Eine Drehbewegung der Spindel wird in eine lineare Bewegung der Spindelmutter entlang einer Achse der Spindel umgewandelt. Die Achse der Spindel wird auch als Spindelachse bezeichnet. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Spindelachse und die optische Achse identisch.
Das erfindungsgemäße optische System weist mindestens eine erste Gelenkeinrichtung und mindestens eine zweite Gelenkeinrichtung auf. Die erste Gelenkeinrichtung ist an der Spindelmutter angeordnet und wirkt mit der Spindelmutter zusammen. Ferner ist die zweite Gelenkeinrichtung zur Wirkverbindung mit der Halteeinrichtung ausgebildet. Beispielsweise ist die zweite Gelenkeinrichtung in die Halteeinrichtung integriert. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist beispielsweise zwischen der zweiten Gelenkeinrichtung und der Halteeinrichtung eine Kopplungseinrichtung angeordnet. Insbesondere ist es beispielsweise vorgesehen, dass die zweite Gelenkeinrichtung an der Kopplungseinrichtung angeordnet ist und mit der Kopplungseinrichtung zusammenwirkt.
Das erfindungsgemäße optische System gewährleistet, dass ein Fluchtungsfehler zwischen der Spindelachse und der optischen Achse, entlang derer die Halteeinrichtung bewegt wird, ausgeglichen werden kann. Der Fluchtungsfehler kann aus mehreren Fehlern zusammengesetzt sein. Beispielsweise umfasst der Fluchtungsfehler einen Fehler aufgrund einer Änderung des Abstands der Spindelachse zur optischen Achse. Um diesen Fehler auszugleichen, ist es bei der Erfindung vorgesehen, einen Versatz der Spindelachse zu erzielen. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es möglich, mit der Erfindung eine parallele Verschiebung der Spindelachse zu bewirken. Ein erster Abschnitt der Spindelachse wird aufgrund der ersten Gelenkeinrichtung und/oder der zweiten Gelenkeinrichtung des erfindungsgemäßen optischen Systems in einen zweiten Abschnitt der Spindelachse überführt. Bei einem theoretisch geradlinigen Weiterverlauf des ersten Abschnitts der Spindelachse - also bei einem Weiterverlauf des ersten Abschnitts der Spindelachse ohne die Einwirkung der ersten Gelenkeinrichtung und/oder der zweiten Gelenkeinrichtung - ist dieser theoretisch geradlinige Weiterverlauf des ersten Abschnitts der Spindelachse zu dem zweiten Abschnitt der Spindelachse parallel versetzt und zu dem zweiten Abschnitt der Spindelachse beabstandet. Beispielsweise beträgt der Abstand des theoretisch geradlinigen Weiterverlaufs des ersten Abschnitts der Spindelachse zum zweiten Abschnitt der Spindelachse bis zu 0,1 mm. Zusätzlich oder alternativ umfasst der Fluchtungsfehler einen Winkelfehler. Aufgrund des Winkelfehlers wirkt die Spindelmutter derart auf die Halteeinrichtung ein, dass diese bei einer Bewegung der Halteeinrichtung verklemmt. Mittels der ersten Gelenkeinrichtung und der zweiten Gelenkeinrichtung des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es möglich, auch diesen Fehler auszugleichen.
Wie oben bereits kurz erläutert, ist es bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System mindestens eine Kopplungseinrichtung zur Kopplung der Spindelmutter an die Halteeinrichtung aufweist. Die Kopplungseinrichtung dient dazu, die lineare Bewegung der Spindelmutter derart auf die Halteeinrichtung zu übertragen, dass die Halteeinrichtung entlang der optischen Achse des optischen Systems linear bewegt wird. Ferner ist die zweite Gelenkeinrichtung an der Kopplungseinrichtung angeordnet und wirkt mit der Kopplungseinrichtung zusammen.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Gelenkeinrichtung eine erste Gelenkachse aufweist. Dabei wird vorstehend und auch nachstehend unter einer Gelenkachse insbesondere eine physische Gelenkachseneinheit verstanden, beispielsweise in Form eines Drehzapfens. Alternativ hierzu wird vorstehend oder nachstehend unter einer Gelenkachse auch eine gedachte Linie verstanden, um die sich mindestens ein Bauteil des optischen Systems dreht. Die erste Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung ist zur optischen Achse beabstandet. Beispielsweise beträgt dieser Abstand bis zu 100 mm oder bis zu 80 mm oder bis zu 50 mm oder bis zu 40 mm. Der Abstand wird stets als die kürzeste Strecke zwischen der ersten Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung und der optischen Achse definiert. Die Erfindung ist auf den vorgenannten Wert des Abstands aber nicht eingeschränkt. Vielmehr kann für das erfindungsgemäße optische System jeder Wert des Abstands zwischen der ersten Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung zur optischen Achse verwendet werden, der für die Erfindung geeignet ist. Bei dem erfindungsgemäßen optischen System ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung in einer ersten Ebene liegt. Darüber hinaus liegt die optische Achse des optischen Systems in einer zweiten Ebene. Die erste Ebene und die zweite Ebene sind in einem Winkel von 90° oder von im Wesentlichen 90° zueinander ausgerichtet. Mit anderen Worten ausgedrückt, schneiden sich die erste Ebene und die zweite Ebene in einem Winkel von 90° oder in einem Winkel von im Wesentlichen 90°, wobei hier Abweichungen von bis zu ± 5° möglich sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Gelenkeinrichtung eine zweite Gelenkachse aufweist. Auch hier gilt das bereits oben hinsichtlich der Gelenkachse Genannte. Das erfindungsgemäße optische System weist eines der folgenden Merkmale auf: Entweder ist die zweite Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung senkrecht zur ersten Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung ausgerichtet, oder die zweite Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung ist beabstandet zu der ersten Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung angeordnet, wobei bei einer Projektion der zweiten Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung in eine erste Gelenkachsenebene, in welcher die erste Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung angeordnet ist, die zweite Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung in einem Winkel von 90° oder von im Wesentlichen 90° mit einer Abweichung von bis zu ± 5° zu der ersten Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung ausgerichtet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Gelenkeinrichtung eine erste Gelenkachse aufweist. Hinsichtlich der Definition einer Gelenkachse wird auf weiter oben Bezug genommen. Dies gilt auch hier. Die erste Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung ist zur optischen Achse beabstandet. Beispielsweise beträgt dieser Abstand bis zu 100 mm oder bis zu 80 mm oder bis zu 50 mm oder bis zu 40 mm. Auch hier ist der Abstand stets die kürzeste Strecke zwischen der ersten Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung und der optischen Achse. Die Erfindung ist auf den vorgenannten Wert des Abstands aber nicht eingeschränkt. Vielmehr kann für das erfindungsgemäße optische System jeder Wert des Abstands zwischen der ersten Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung zur optischen Achse verwendet werden, der für die Erfindung geeignet ist. Bei dem erfindungsgemäßen optischen System ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung in einer dritten Ebene liegt. Darüber hinaus liegt die optische Achse des optischen Systems in einer vierten Ebene. Die dritte Ebene und die vierte Ebene sind in einem Winkel von 90° oder von im Wesentlichen 90° zueinander ausgerichtet. Mit anderen Worten ausgedrückt, schneiden sich die dritte Ebene und die vierte Ebene in einem Winkel von 90° oder in einem Winkel von im Wesentlichen 90°, wobei hier Abweichungen von bis zu ± 5° möglich sind. Die weiter oben genannte zweite Ebene ist bei einer Ausführungsform identisch mit der vierten Ebene.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Gelenkeinrichtung eine zweite Gelenkachse aufweist. Auch hier gilt das bereits oben Genannte hinsichtlich der Gelenkachse. Das erfindungsgemäße optische System weist eines der folgenden Merkmale auf: Entweder ist die zweite Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung senkrecht zur ersten Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung ausgerichtet, oder die zweite Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung ist beabstandet zu der ersten Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung angeordnet, wobei bei einer Projektion der zweiten Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung in eine zweite Gelenkachsenebene, in welcher die erste Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung angeordnet ist, die zweite Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung in einem Winkel von 90° oder von im Wesentlichen 90° mit einer Abweichung von bis zu ± 5° zu der ersten Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung ausgerichtet ist.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Gelenkeinrichtung als ein Kreuzgelenk ausgebildet ist. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Gelenkeinrichtung als ein Kreuzgelenk ausgebildet ist. Dabei wird vorstehend und auch nachstehend unter einem Kreuzgelenk ein Gelenk verstanden, das zwei Gelenkachsen aufweist, die kreuzartig angeordnet sind. Beispielsweise sind die zwei Gelenkachsen senkrecht zueinander angeordnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Gelenkeinrichtung als ein Festkörpergelenk ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die zweite Gelenkeinrichtung als ein Festkörpergelenk ausgebildet ist. Somit sind/ist die erste Gelenkeinrichtung und/oder die zweite Gelenkeinrichtung als ein Bereich ausgebildet, der eine Relativbewegung in Form einer Rotation zwischen zwei Starrkörperbereichen aufgrund einer Biegung ermöglicht.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Gelenkeinrichtung zwischen der Spindelmutter und der Kopplungseinrichtung angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die zweite Gelenkeinrichtung zwischen der Spindelmutter und der Kopplungseinrichtung angeordnet ist.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung zwischen der ersten Gelenkeinrichtung und der zweiten Gelenkeinrichtung angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung mindestens eine erste Außenseite und mindestens eine zweite Außenseite aufweist. Ferner weist die Kopplungseinrichtung eine Durchgangsöffnung auf, die sich von der ersten Außenseite zur zweiten Außenseite der Kopplungseinrichtung erstreckt. Es ist nun vorgesehen, dass die Spindelmutter und die erste Gelenkeinrichtung an der ersten Außenseite der Kopplungseinrichtung angeordnet sind. Ferner ist die zweite Gelenkeinrichtung an der zweiten Außenseite der Kopplungseinrichtung angeordnet. Die erste Gelenkeinrichtung ist durch die Durchgangsöffnung hindurch an der zweiten Gelenkeinrichtung angeordnet. Beispielsweise ist die erste Gelenkeinrichtung durch die Durchgangsöffnung hindurch mit der zweiten Gelenkeinrichtung verbunden.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Gelenkeinrichtung mindestens eine erste Ausnehmung und mindestens eine zweite Ausnehmung aufweist. Ferner weist die erste Gelenkeinrichtung mindestens einen ersten Steg und mindestens einen zweiten Steg auf, wobei durch den ersten Steg der ersten Gelenkeinrichtung und durch den zweiten Steg der ersten Gelenkeinrichtung die erste Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung verläuft. Der erste Steg der ersten Gelenkeinrichtung ist zudem zwischen der ersten Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung und der zweiten Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung angeordnet. Ferner ist der zweite Steg der ersten Gelenkeinrichtung zwischen der ersten Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung und der zweiten Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung angeordnet. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der erste Steg der ersten Gelenkeinrichtung und der zweite Steg der ersten Gelenkeinrichtung sich gegenüberliegend angeordnet sind.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Gelenkeinrichtung mindestens eine dritte Ausnehmung und mindestens eine vierte Ausnehmung aufweist. Darüber hinaus weist die erste Gelenkeinrichtung mindestens einen dritten Steg und mindestens einen vierten Steg auf, wobei durch den dritten Steg der ersten Gelenkeinrichtung und durch den vierten Steg der ersten Gelenkeinrichtung die zweite Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung verläuft. Der dritte Steg der ersten Gelenkeinrichtung ist zwischen der dritten Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung und der vierten Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung angeordnet. Ferner ist der vierte Steg der ersten Gelenkeinrichtung zwischen der dritten Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung und der vierten Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung angeordnet. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der dritte Steg der ersten Gelenkeinrichtung und der vierte Steg der ersten Gelenkeinrichtung sich gegenüberliegend angeordnet sind.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Gelenkeinrichtung mindestens eine erste Ausnehmung und mindestens eine zweite Ausnehmung aufweist.
Ferner weist die zweite Gelenkeinrichtung mindestens einen ersten Steg und mindestens einen zweiten Steg auf, wobei durch den ersten Steg der zweiten Gelenkeinrichtung und durch den zweiten Steg der zweiten Gelenkeinrichtung die erste Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung verläuft. Der erste Steg der zweiten Gelenkeinrichtung ist zwischen der ersten Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung und der zweiten Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung angeordnet. Ferner ist der zweite Steg der zweiten Gelenkeinrichtung zwischen der ersten Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung und der zweiten Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung angeordnet. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der erste Steg der zweiten Gelenkeinrichtung und der zweite Steg der zweiten Gelenkeinrichtung sich gegenüberliegend angeordnet sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Gelenkeinrichtung mindestens einen dritten Steg und mindestens einen vierten Steg aufweist, wobei durch den dritten Steg der zweiten Gelenkeinrichtung und durch den vierten Steg der zweiten Gelenkeinrichtung die zweite Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung verläuft. Der dritte Steg der zweiten Gelenkeinrichtung ist beispielsweise zwischen einer dritten Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung und einer vierten Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung angeordnet. Der vierte Steg der zweiten Gelenkeinrichtung ist beispielsweise ebenfalls zwischen der dritten Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung und der vierten Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung angeordnet. Beispielsweise sind der dritte Steg der zweiten Gelenkeinrichtung und der vierte Steg der zweiten Gelenkeinrichtung sich gegenüberliegend angeordnet.
Mindestens eine der vorgenannten Ausnehmungen ist beispielsweise als Nut ausgebildet. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist mindestens eine der vorgenannten Ausnehmungen als eine Vertiefung ausgebildet. Alternativ hierzu ist es beispielsweise vorgesehen, dass mindestens eine der vorgenannten Ausnehmungen als durchgehende Öffnung ausgebildet ist, die sich an einem Umfang der jeweiligen Gelenkeinrichtung erstreckt und durch mindestens einen der vorgenannten Stege begrenzt ist.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Spindelmutter aus Metall und/oder Kunststoff gebildet ist. Beispielsweise ist die Spindelmutter aus Aluminium oder aus Stahl gebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die Spindelmutter beispielsweise aus Polyamid oder Polyethylen gebildet. Die Erfindung ist auf diese Metalle und Kunststoffe aber nicht eingeschränkt. Vielmehr ist bei der Erfindung jedes Metall und/oder jeder Kunststoff verwendbar, das/der für die Erfindung geeignet ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Spindelmutter als sogenanntes Hybridteil gefertigt ist, das sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff gefertigt ist. Ein derartiges Hybridteil lässt sich beispielsweise durch Anspritzen eines Metalls mit Kunststoff herstellen.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung aus Metall und/oder Kunststoff gebildet ist. Beispielsweise ist die Kopplungseinrichtung aus Aluminium oder aus Stahl gebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die Kopplungseinrichtung beispielsweise aus Polyamid oder Polyethylen gebildet. Die Erfindung ist auf diese Metalle und Kunststoffe aber nicht eingeschränkt. Vielmehr ist bei der Erfindung jedes Metall und/oder jeder Kunststoff verwendbar, das/der für die Erfindung geeignet ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung als sogenanntes Hybridteil gefertigt ist, das sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff gefertigt ist. Ein derartiges Hybridteil lässt sich beispielsweise durch Anspritzen eines Metalls mit Kunststoff herstellen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Gelenkeinrichtung aus Metall und/oder Kunststoff gebildet ist. Beispielsweise ist die erste Gelenkeinrichtung aus Aluminium oder aus Stahl gebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die erste Gelenkeinrichtung beispielsweise aus Polyamid oder Polyethylen gebildet. Die Erfindung ist auf diese Metalle und Kunststoffe aber nicht eingeschränkt. Vielmehr ist bei der Erfindung jedes Metall und/oder jeder Kunststoff verwendbar, das oder der für die Erfindung geeignet ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Gelenkeinrichtung als sogenanntes Hybridteil gefertigt ist, das sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff gefertigt ist. Ein derartiges Hybridteil lässt sich beispielsweise durch Anspritzen eines Metalls mit Kunststoff herstellen.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Gelenkeinrichtung aus Metall und/oder Kunststoff gebildet ist. Beispielsweise ist die zweite Gelenkeinrichtung aus Aluminium oder aus Stahl gebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die zweite Gelenkeinrichtung beispielsweise aus Polyamid oder Polyethylen gebildet. Die Erfindung ist auf diese Metalle und Kunststoffe aber nicht eingeschränkt. Vielmehr ist bei der Erfindung jedes Metall und/oder jeder Kunststoff verwendbar, das/der für die Erfindung geeignet ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zweite Gelenkeinrichtung als sogenanntes Hybridteil gefertigt ist, das sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff gefertigt ist. Ein derartiges Hybridteil lässt sich beispielsweise durch Anspritzen eines Metalls mit Kunststoff herstellen.
Wie oben bereits ausgeführt, ist es bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System als Objektiv oder Okular ausgebildet ist. Ferner ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Halteeinrichtung als Schiebefassung ausgebildet ist. Die optische Einheit, die an der Halteeinrichtung angeordnet ist, ist beispielsweise als einzelne Linse, als Linsengruppe, als Prisma oder als Spiegel ausgebildet.
Die Erfindung betrifft auch eine Kamera, insbesondere eine Fotokamera und/oder eine Filmkamera, mit einem optischen System, das mindestens eines der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale oder eine Kombination von mindestens zwei der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale aufweist. Das optische System ist beispielsweise als Objektiv ausgebildet. Beispielsweise weist die Kamera mindestens eine Bilderfassungseinheit auf. Insbesondere ist die Bilderfassungseinheit als eine digitale Bilderfassungseinheit ausgebildet, beispielsweise in Form eines CMOS. Die Erfindung ist hierauf aber nicht eingeschränkt. Beispielsweise weist die erfindungsgemäße Kamera auch eine andere Bilderfassungseinheit auf, beispielsweise einen fotografischen Film.
Die Erfindung betrifft auch ein weiteres optisches System, das zur Abbildung eines Objekts ausgebildet ist. Das weitere erfindungsgemäße optische System kann mindestens eines der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale oder eine Kombination von mindestens zwei der vorstehenden oder nachstehenden Merkmale aufweisen. Beispielsweise wird das Objekt auf mindestens eine Bilderfassungseinheit abgebildet. Die Bilderfassungseinheit ist nicht zwingend eine Einheit des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems, sondern kann auch eine Einheit einer erfindungsgemäßen Kamera sein, die weiter unten näher erläutert wird. Das weitere erfindungsgemäße optische System weist mindestens eine entlang einer optischen Achse des optischen Systems beweglich angeordnete Halteeinrichtung auf. Die Halteeinrichtung dient dem Halten von mindestens einer optischen Einheit des erfindungsgemäßen Systems. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist an der Halteeinrichtung mindestens eine optische Einheit angeordnet. Die optische Einheit ist beispielsweise als einzelne Linse, als eine Linsengruppe, als ein Prisma oder als ein Spiegel ausgebildet. Die Art der Anordnung der optischen Einheit an der Halteeinrichtung kann jegliche geeignete Anordnung sein. Das erfindungsgemäße optische System weist einen Linearantrieb zur Bewegung der Halteeinrichtung entlang der optischen Achse auf. Der Linearantrieb ist mit mindestens einer Spindel und mit mindestens einer an der Spindel angeordneten Spindelmutter versehen. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Spindel als Gewindespindel ausgebildet ist. Die Spindelmutter weist ein Gewinde auf, welches mit der Spindel zusammenwirkt. Eine Drehbewegung der Spindel wird in eine lineare Bewegung der Spindelmutter entlang einer Achse der Spindel umgewandelt. Die Achse der Spindel wird auch als Spindelachse bezeichnet. Das weitere erfindungsgemäße optische System weist darüber hinaus mindestens eine Kopplungseinrichtung zur Kopplung der Spindelmutter an die Halteeinrichtung auf. Die Kopplungseinrichtung dient dazu, die lineare Bewegung der Spindelmutter derart auf die Halteeinrichtung zu übertragen, dass die Halteeinrichtung entlang der optischen Achse des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems linear bewegt wird. Das weitere erfindungsgemäße optische System weist mindestens eine erste Gelenkeinrichtung und mindestens eine zweite Gelenkeinrichtung auf. Die erste Gelenkeinrichtung ist an der Spindelmutter angeordnet und wirkt mit der Spindelmutter zusammen. Ferner ist die zweite Gelenkeinrichtung an der Kopplungseinrichtung angeordnet und wirkt mit der Kopplungseinrichtung zusammen.
Ferner betrifft die Erfindung ein Antriebssystem für eine optische Einheit, wobei die optische Einheit als einzelne Linse, als eine Linsengruppe, als ein Prisma oder als ein Spiegel ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Antriebssystem weist eine beweglich angeordnete Halteeinrichtung auf, an der mindestens eine optische Einheit angeordnet ist. Die optische Einheit ist zusammen mit der Halteeinrichtung entlang einer Achse bewegbar. Ferner weist das erfindungsgemäße Antriebssystem mindestens einen Linearantrieb zur Bewegung der Halteeinrichtung auf. Der Linearantrieb ist mit mindestens einer Spindel und mit mindestens einer an der Spindel angeordneten Spindelmutter versehen. Eine Drehbewegung der Spindel wird in eine lineare Bewegung der Spindelmutter entlang einer Achse der Spindel umgewandelt. Die Achse der Spindel wird auch als Spindelachse bezeichnet. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Antriebssystem mit mindestens einer Kopplungseinrichtung zur Kopplung der Spindelmutter an die Halteeinrichtung versehen. Die Kopplungseinrichtung dient dazu, die lineare Bewegung der Spindelmutter derart auf die Halteeinrichtung zu übertragen, dass die Halteeinrichtung entlang der oben genannten Achse linear bewegt wird. Zusätzlich weist das erfindungsgemäße Antriebssystem mindestens eine erste Gelenkeinrichtung und mindestens eine zweite Gelenkeinrichtung auf. Die erste Gelenkeinrichtung ist an der Spindelmutter angeordnet und wirkt mit der Spindelmutter zusammen. Hingegen ist die zweite Gelenkeinrichtung an der Kopplungseinrichtung angeordnet und wirkt mit der Kopplungseinrichtung zusammen. Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße Antriebssystem mindestens eines der weiter vorstehenden oder nachstehenden Merkmale oder eine Kombination aus mindestens zwei der weiter vorstehenden oder nachstehenden Merkmale aufweisen.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem weist dieselben Vorteile auf, die bereits weiter oben genannt wurden.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen

1 eine schematische Darstellung einer Abbildungseinrichtung in Form einer Kamera mit einem optischen System in Form eines Objektivs;
2 eine weitere schematische Darstellung der Abbildungseinrichtung nach 1;
3 eine schematische Darstellung eines Linearantriebs mit einer Halteeinrichtung für eine optische Einheit eines optischen Systems;
4 eine schematische Darstellung einer ersten Gelenkeinrichtung und einer zweiten Gelenkeinrichtung eines optischen Systems;
5 eine weitere schematische Darstellung der ersten Gelenkeinrichtung und der zweiten Gelenkeinrichtung nach 4;
6 eine schematische Darstellung einer Gelenkeinrichtung in Form eines Kreuzgelenks;
7 eine weitere schematische Darstellung eines Linearantriebs, der an einer Halteeinrichtung eines optischen Systems angeordnet ist;
8 eine schematische Darstellung einer Kopplungseinrichtung des optischen Systems;
9 eine weitere schematische Darstellung der Kopplungseinrichtung nach 8;
10 eine schematische Seitenansicht der Kopplungseinrichtung nach 8;
11 eine schematische Darstellung einer weiteren Kopplungseinrichtung des optischen Systems; sowie
12 eine schematische Seitenansicht der weiteren Kopplungseinrichtung nach 11.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Abbildungseinrichtung 1 in Form einer Kamera, beispielsweise eine Fotokamera und/oder eine Filmkamera. Die Abbildungseinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, an dem ein optisches System 3 in Form eines Objektivs angeordnet ist. In dem Gehäuse 2 ist eine Bilderfassungseinheit 4 angeordnet, mit der Bilder erfasst werden, die durch das optische System 3 in Form des Objektivs abgebildet werden. Die Bilderfassungseinheit 4 ist beispielsweise als eine digitale Bilderfassungseinheit ausgebildet, insbesondere in Form eines CMOS. Die Erfindung ist hierauf aber nicht eingeschränkt. Beispielsweise ist in dem Gehäuse 2 zusätzlich oder alternativ auch eine andere Bilderfassungseinheit angeordnet, beispielsweise ein fotografischer Film.
2 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Abbildungseinrichtung 1 gemäß der 1. Das optische System 3 in Form des Objektivs weist eine erste optische Einheit 5 auf, die an einer ersten Halteeinrichtung 6 angeordnet ist. Die erste optische Einheit 5 ist beispielsweise als eine einzelne Linse, als eine Linsengruppe, als ein Prisma oder als ein Spiegel ausgebildet. Darüber hinaus weist das optische System 3 in Form des Objektivs eine zweite optische Einheit 7 auf, die an einer zweiten Halteeinrichtung 8 angeordnet ist. Die zweite optische Einheit 7 ist beispielsweise als eine einzelne Linse, als eine Linsengruppe, als ein Prisma oder als ein Spiegel ausgebildet.
Die Art der Anordnung der ersten optischen Einheit 5 an der ersten Halteeinrichtung 6 und die Art der Anordnung der zweiten optischen Einheit 7 an der zweiten Halteeinrichtung 8 kann jegliche geeignete Anordnung sein. Beispielsweise ist die erste optische Einheit 5 klemmend an der ersten Halteeinrichtung 6 gehalten. Hierzu ist es dann insbesondere vorgesehen, dass die erste Halteeinrichtung 6 als Klemmeinrichtung ausgebildet ist, an der die erste optische Einheit 5 klemmend gehalten ist, und dass die zweite Halteeinrichtung 8 als Klemmeinrichtung ausgebildet ist, an der die zweite optische Einheit 7 klemmend gehalten ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es beispielsweise vorgesehen, dass die erste optische Einheit 5 mit der ersten Halteeinrichtung 6 verklebt ist und/oder dass die zweite optische Einheit 7 mit der zweiten Halteeinrichtung 8 verklebt ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es beispielsweise vorgesehen, dass die erste optische Einheit 5 an der ersten Halteeinrichtung 6 geschweißt ist und/oder dass die zweite optische Einheit 7 an der zweiten Halteeinrichtung 8 geschweißt ist. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu ist es beispielsweise vorgesehen, dass die erste optische Einheit 5 an der ersten Halteeinrichtung 6 geschraubt ist und/oder dass die zweite optische Einheit 7 an der zweiten Halteeinrichtung 8 geschraubt ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es ferner vorgesehen, dass die erste Halteeinrichtung 6 als Schiebefassung ausgebildet ist, wobei diese Schiebefassung die erste optische Einheit 5 zumindest teilweise oder sogar vollständig umfasst. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die zweite Halteeinrichtung 8 als Schiebefassung ausgebildet ist, wobei diese Schiebefassung die zweite optische Einheit 7 zumindest teilweise oder sogar vollständig umfasst.
Die erste Halteeinrichtung 6 ist zusammen mit der ersten optischen Einheit 5 entlang einer optischen Achse OA des optischen Systems 3 in Form des Objektivs beweglich ausgebildet. Ferner ist die zweite Halteeinrichtung 8 zusammen mit der zweiten optischen Einheit 7 entlang der optischen Achse OA des optischen Systems 3 in Form des Objektivs beweglich ausgebildet. Um eine Bewegung der ersten Halteeinrichtung 6 zu bewirken, ist an der ersten Halteeinrichtung 6 ein erster Linearantrieb 9 angeordnet. Der erste Linearantrieb 9 steht mit der ersten Halteeinrichtung 6 in Wirkverbindung. Darüber hinaus ist an der zweiten Halteeinrichtung 8 ein zweiter Linearantrieb 10 angeordnet. Der zweite Linearantrieb 10 steht in Wirkverbindung mit der zweiten Halteeinrichtung 8. Auf die Ausbildung des ersten Linearantriebs 9 und des zweiten Linearantriebs 10 wird weiter unten näher eingegangen.
Die Abbildungseinrichtung 1 weist einen Prozessor 11 auf, mit dem die Abbildung eines Objekts O mit dem optischen System 3 in Form des Objektivs, die Erfassung von Bildern auf der Bildererfassungseinheit 4 und die Anzeige von Bildern gesteuert wird. Zur Anzeige von Bildern ist an dem Gehäuse 2 der Abbildungseinrichtung 1 ein Monitor 12 angeordnet. Die Abbildungseinrichtung 1 weist ferner eine Speichereinheit 13 auf, in der Bilder gespeichert werden, die mit der Bilderfassungseinheit 4 aufgenommen werden.
Nachfolgend wird auf die Ausbildung des ersten Linearantriebs 9 und die Zusammenwirkung des ersten Linearantriebs 9 mit der ersten Halteeinrichtung 6 eingegangen. Der zweite Linearantrieb 10 ist identisch zum ersten Linearantrieb 9 ausgebildet, so dass hinsichtlich der Ausbildung des zweiten Linearantriebs 10 und hinsichtlich des Zusammenwirkens des zweiten Linearantriebs 10 mit der zweiten Halteeinrichtung 8 Entsprechendes gilt.
3 zeigt eine schematische Darstellung des ersten Linearantriebs 9 zur Bewegung der ersten Halteeinrichtung 6. Der erste Linearantrieb 9 weist einen Spindelmotor 14 auf, an dem eine Spindel 15 angeordnet ist. Der Spindelmotor 14 dient dem Antrieb der Spindel 15. Die Spindel 15 wird mittels des Spindelmotors 14 gedreht. Beispielsweise ist die Spindel 15 als eine Gewindespindel ausgebildet. An der Spindel 15 ist eine Spindelmutter 16 verdrehsicher angeordnet. Die Spindelmutter 16 weist ein Gewinde 17 auf, welches mit der Spindel 15 zusammenwirkt. Die Drehbewegung der Spindel 15 wird in eine lineare Bewegung der Spindelmutter 16 entlang einer Achse 18 der Spindel 15 umgewandelt. Die Achse 18 der Spindel 15 wird auch als Spindelachse bezeichnet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Achse 18 der Spindel 15 parallel zur optischen Achse OA des optischen Systems 3 in Form des Objektivs verläuft. An der Spindelmutter 16 ist eine erste Gelenkeinrichtung 19 angeordnet. Die erste Gelenkeinrichtung 19 wirkt mit der Spindelmutter 16 zusammen. An die erste Gelenkeinrichtung 19 schließt sich eine zweite Gelenkeinrichtung 20 an, wobei an der zweiten Gelenkeinrichtung 20 wiederum eine Kopplungseinrichtung 21 angeordnet ist. Die zweite Gelenkeinrichtung 20 wirkt mit der Kopplungseinrichtung 21 zusammen. Die Kopplungseinrichtung 21 dient der Kopplung der Spindelmutter 16 an die erste Halteeinrichtung 6 über die erste Gelenkeinrichtung 19 und die zweite Gelenkeinrichtung 20. Die Kopplungseinrichtung 21 bewirkt, dass die lineare Bewegung der Spindelmutter 16 derart auf die erste Halteeinrichtung 6 übertragen wird, dass die erste Halteeinrichtung 6 entlang der optischen Achse OA des optischen Systems 3 in Form des Objektivs bewegt wird. Auf diese Weise wird auch die erste optische Einheit 5 entlang der optischen Achse OA des optischen Systems 3 in Form des Objektivs bewegt.
Bei der Ausführungsform gemäß der 3 sind sowohl die erste Gelenkeinrichtung 19 als auch die zweite Gelenkeinrichtung 20 zwischen der Spindelmutter 16 und der Kopplungseinrichtung 21 angeordnet. Die erste Gelenkeinrichtung 19 und die zweite Gelenkeinrichtung 20 sind miteinander gelenkig verbunden. Mit anderen Worten ausgedrückt, sind die die erste Gelenkeinrichtung 19 und die zweite Gelenkeinrichtung 20 aneinander angelenkt.
Die erste Gelenkeinrichtung 19 weist eine Gelenkachse 22 auf, die bei der in 3 dargestellten Ausführungsform als eine physische Gelenkachseneinheit gebildet ist, beispielsweise in Form eines Drehzapfens. Alternativ hierzu ist die Gelenkachse 22 eine gedachte Linie, um die sich beispielsweise die Spindelmutter 16 relativ dreht. Die Gelenkachse 22 der ersten Gelenkeinrichtung 19 verläuft senkrecht zur Blattebene der 3.
Die Gelenkachse 22 der ersten Gelenkeinrichtung 19 ist zur optischen Achse OA des optischen Systems 3 in Form des Objektivs beabstandet. Beispielsweise beträgt der Abstand der Gelenkachse 22 der ersten Gelenkeinrichtung 19 zur optischen Achse OA bis zu 100 mm oder bis zu 80 mm oder bis zu 50 mm oder bis zu 40 mm. Der vorgenannte Abstand ist die kürzeste Strecke zwischen der Gelenkachse 22 der ersten Gelenkeinrichtung 19 und der optischen Achse OA. Die Erfindung ist auf den vorgenannten Wert des Abstands aber nicht eingeschränkt. Vielmehr kann für die Erfindung jeder Wert des Abstands zwischen der Gelenkachse 22 der erste Gelenkeinrichtung 19 zur optischen Achse OA verwendet werden, der für die Erfindung geeignet ist. Die Gelenkachse 22 der ersten Gelenkeinrichtung 19 ist in einer ersten Ebene E1 angeordnet, die senkrecht in die Blattebene der 3 hinein läuft und senkrecht zur Achse 18 der Spindel 15 ausgerichtet ist. Die optische Achse OA des optischen Systems 3 in Form des Objektivs ist in einer zweiten Ebene E2 angeordnet und läuft ebenfalls in die Blattebene der 3 hinein. Die zweite Ebene E2 ist parallel zur Achse 18 der Spindel 15 ausgerichtet. Die erste Ebene E1 und die zweite Ebene E2 sind in einem Winkel von 90° zueinander ausgerichtet. Mit anderen Worten ausgedrückt, schneiden sich die erste Ebene E1 und die zweite Ebene E2 in einem Winkel von 90°.
Die zweite Gelenkeinrichtung 20 weist eine Gelenkachse 23 auf, die bei der in 3 dargestellten Ausführungsform ebenfalls als eine physische Gelenkachseneinheit gebildet ist, beispielsweise in Form eines Drehzapfens. Alternativ hierzu ist die Gelenkachse 23 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 eine gedachte Linie, um die sich beispielsweise die Kopplungseinrichtung 21 relativ dreht. Die Gelenkachse 23 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 verläuft senkrecht zur Blattebene der 3 und ist parallel zur Gelenkachse 22 der ersten Gelenkeinrichtung 19 ausgerichtet.
Auch die Gelenkachse 23 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ist zur optischen Achse OA des optischen Systems 3 in Form des Objektivs beabstandet. Beispielsweise beträgt der Abstand der Gelenkachse 23 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 zur optischen Achse OA bis zu 100 mm oder bis zu 80 mm oder bis zu 50 mm oder bis zu 40 mm. Der vorgenannte Abstand ist die kürzeste Strecke zwischen der Gelenkachse 23 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 und der optischen Achse OA. Die Erfindung ist auf den vorgenannten Wert des Abstands aber nicht eingeschränkt. Vielmehr kann für die Erfindung jeder Wert des Abstands zwischen der Gelenkachse 23 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 zur optischen Achse OA verwendet werden, der für die Erfindung geeignet ist.
Die Gelenkachse 23 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ist in einer dritten Ebene E3 angeordnet, die senkrecht in die Blattebene der 3 hineinläuft und senkrecht zur Achse 18 der Spindel 15 ausgerichtet ist. Wie oben bereits erwähnt, ist die optische Achse OA des optischen Systems 3 in Form des Objektivs in der zweiten Ebene E2 angeordnet, die ebenfalls in die Blattebene der 3 hineinläuft. Die zweite Ebene E2 ist parallel zur Achse 18 der Spindel 15 ausgerichtet. Die dritte Ebene E3 und die zweite Ebene E2 sind ebenfalls in einem Winkel von 90° zueinander ausgerichtet. Mit anderen Worten ausgedrückt, schneiden sich die dritte Ebene E3 und die zweite Ebene E2 in einem Winkel von 90°.
Die 4 und 5 zeigen jeweils eine schematische Darstellung der ersten Gelenkeinrichtung 19 und der zweiten Gelenkeinrichtung 20 zur Verdeutlichung der Vorteile der Erfindung. Die Erfindung gewährleistet, dass ein Fluchtungsfehler zwischen der Achse 18 der Spindel 15 und der optischen Achse OA, entlang derer die erste Halteeinrichtung 6 bewegt wird, ausgeglichen werden kann. Wie oben bereits erwähnt, kann der Fluchtungsfehler aus mehreren Fehlern zusammengesetzt sein. Beispielsweise umfasst der Fluchtungsfehler einen Fehler aufgrund einer Änderung des Abstands der Achse 18 der Spindel 15 zur optischen Achse OA. Um diesen Fehler auszugleichen, ist es bei der Erfindung vorgesehen, einen Versatz der Achse 18 der Spindel 15 zu erzielen. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es möglich, mit der Erfindung eine parallele Verschiebung der Achse 18 der Spindel 15 zu bewirken. Wie aus der 4 ersichtlich, wird ein erster Abschnitt 18A der Achse 18 der Spindel 15 aufgrund einer Drehung um die Gelenkachse 22 der ersten Gelenkeinrichtung 19 und/oder um die Gelenkachse 23 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 in einen zweiten Abschnitt 18B der Achse 18 der Spindel 15 überführt. Bei einem theoretisch geradlinigen Weiterverlauf des ersten Abschnitts 18A der Achse 18 der Spindel 15 - also bei einem Weiterverlauf des ersten Abschnitts 18A der Achse 18 der Spindel 15 ohne die Einwirkung der ersten Gelenkeinrichtung 19 und/oder der zweiten Gelenkeinrichtung 20 - ist dieser theoretisch geradlinige Weiterverlauf des ersten Abschnitts 18A der Achse 18 der Spindel 15 zu dem zweiten Abschnitt 18B der Achse 18 der Spindel 15 parallel versetzt und zu dem zweiten Abschnitt 18B der Achse 18 der Spindel 15 beabstandet. Beispielsweise beträgt der Abstand A des theoretisch geradlinigen Weiterverlaufs des ersten Abschnitts 18A zum zweiten Abschnitt 18B bis zu 0,1 mm.
Wie oben bereits erwähnt, umfasst der Fluchtungsfehler zusätzlich oder alternativ einen Winkelfehler. Aufgrund des Winkelfehlers wirkt die Spindelmutter 16 derart auf die Kopplungseinrichtung 21 ein, dass die erste Halteeinrichtung 6 verklemmt wird und somit nicht bewegt werden kann. Mittels der ersten Gelenkeinrichtung 19 und/oder der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ist es möglich, auch diesen Fehler auszugleichen. Wie aus der 5 ersichtlich, wird der erste Abschnitt 18A der Achse 18 der Spindel 15 aufgrund einer Drehung um die Gelenkachse 22 der ersten Gelenkeinrichtung 19 und/oder um die Gelenkachse 23 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 in den zweiten Abschnitt 18B der Achse 18 der Spindel 15 überführt. Bei einem theoretisch geradlinigen Weiterverlauf des ersten Abschnitts 18A der Achse 18 der Spindel 15 - also bei einem Weiterverlauf des ersten Abschnitts 18A der Achse 18 der Spindel 15 ohne die Einwirkung der ersten Gelenkeinrichtung 19 und/oder der zweiten Gelenkeinrichtung 20 - ist dieser theoretisch geradlinige Weiterverlauf des ersten Abschnitts 18A der Achse 18 der Spindel 15 zu dem zweiten Abschnitt 18B der Achse 18 der Spindel 15 um einen Winkel α verdreht. Beispielsweise beträgt der Winkel α bis zu 1°. Mit anderen Worten ausgedrückt, liegt der Winkel α im Bereich von 0° bis 1°, wobei die Bereichsgrenzen zu dem genannten Bereich dazugehören.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der ersten Gelenkeinrichtung 19 oder der zweiten Gelenkeinrichtung 20. Sowohl die erste Gelenkeinrichtung 19 als auch die zweite Gelenkeinrichtung 20 können nach der Ausführungsform gemäß der 6 ausgebildet sein. Gemäß der Ausführungsform der 6 ist die Gelenkeinrichtung 19, 20 als ein Kreuzgelenk ausgebildet. Das Kreuzgelenk weist zwei Gelenkachsen auf, nämlich eine erste Gelenkachse 24 und eine zweite Gelenkachse 25, die kreuzartig angeordnet sind. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform ist die erste Gelenkachse 24 senkrecht zur zweiten Gelenkachse 25 ausgerichtet. Die in 6 dargestellte Ausführungsform ist eine physische Gelenkachseneinheit, beispielsweise in Form eines Drehzapfens.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des ersten Linearantriebs 9, sowie der ersten Halteeinrichtung 6, an welcher der Linearantrieb 9 zur Bewegung der ersten Halteeinrichtung 6 angeordnet ist. Zur Führung der ersten Halteeinrichtung 6 entlang der optischen Achse OA des optischen Systems 3 in Form des Objektivs ist in einer Nut 27 an einer Außenseite der ersten Halteeinrichtung 6 eine Linearführung 26 angeordnet. Die Linearführung 26 ist beispielsweise als eine Schienenführung ausgebildet. Darüber hinaus ist die Linearführung 26 zusätzlich in einer Nut (nicht dargestellt) an einer Innenseite des Gehäuses 2 angeordnet.
Wie oben bereits erwähnt, weist der erste Linearantrieb 9 den Spindelmotor 14 auf, an dem die Spindel 15 angeordnet ist. An der Spindel 15 ist die Spindelmutter 16 verdrehsicher angeordnet. Die erste Halteeinrichtung 6 weist eine Ausnehmung 28 auf, die sich von einer Seite 30 der ersten Halteeinrichtung 6 zu einer Spindelmutterausnehmung 29 erstreckt. Die Spindel 15 ist in dieser Ausnehmung 28 aufgenommen und erstreckt sich entlang dieser Ausnehmung 28. Die Spindelmutter 16 ist in der Spindelmutterausnehmung 29 angeordnet.
Wie oben ebenfalls bereits erwähnt, weist der erste Linearantrieb 9 die Kopplungseinrichtung 21 auf. Diese ist in einer Kopplungseinrichtungsausnehmung 31 angeordnet, welche sich an die Spindelmutterausnehmung 29 anschließt. Die Kopplungseinrichtung 21 ist mittels Schraubverbindungen 32 an der ersten Halteeinrichtung 6 angeordnet.
Eine Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 21 mit einer möglichen Anordnung der ersten Gelenkeinrichtung 19 und der zweiten Gelenkeinrichtung 20 wird nachfolgend unter Bezug auf die 8 bis 10 beschrieben.
Die Kopplungseinrichtung 21 weist einen ersten flügelförmigen Abschnitt 33 und einen zweiten flügelförmigen Abschnitt 34 auf. Sowohl im ersten flügelförmigen Abschnitt 33 als auch im zweiten flügelförmigen Abschnitt 34 ist jeweils eine Durchgangsbohrung 35 ausgebildet, durch welche die Schraubverbindungen 32 zur Anordnung der Kopplungseinrichtung 21 an die erste Halteeinrichtung 6 geführt sind. Zwischen dem ersten flügelförmigen Abschnitt 33 und dem zweiten flügelförmigen Abschnitt 34 ist eine Durchgangsöffnung 51 angeordnet, die sich von einer ersten Außenseite 36 der Kopplungseinrichtung 21 zu einer zweiten Außenseite 37 der Kopplungseinrichtung 21 erstreckt. Die Spindelmutter 16 und die erste Gelenkeinrichtung 19 sind an der ersten Außenseite 36 der Kopplungseinrichtung 21 angeordnet. Hingegen ist die zweite Gelenkeinrichtung 20 an der zweiten Außenseite 37 der Kopplungseinrichtung 21 angeordnet. Die erste Gelenkeinrichtung 19 ist durch die Durchgangsöffnung 51 hindurch an der zweiten Gelenkeinrichtung 20 angeordnet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Gelenkeinrichtung 19 durch die Durchgangsöffnung 51 hindurch mit der zweiten Gelenkeinrichtung 20 verbunden ist. Beispielsweise sind hierzu sowohl an der ersten Gelenkeinrichtung 19 als auch an der zweiten Gelenkeinrichtung 20 Verbindungsstege 46 angeordnet.
Bei der in den 8 bis 10 dargestellten Ausführungsform ist die erste Gelenkeinrichtung 19 als ein Festkörpergelenk ausgebildet. Die erste Gelenkeinrichtung 19 weist eine erste Ausnehmung 38 und eine zweite Ausnehmung 39 auf. Ferner weist die erste Gelenkeinrichtung 19 einen ersten Steg 40 und einen zweiten Steg 41 auf, wobei sowohl durch den ersten Steg 40 der ersten Gelenkeinrichtung 19 als auch durch den zweiten Steg 41 der ersten Gelenkeinrichtung 19 die erste Gelenkachse verläuft. Die erste Gelenkachse ist bei dieser Ausführungsform eine gedachte erste Linie L1, um die sich beispielsweise die Spindelmutter 16 dreht. Der erste Steg 40 der ersten Gelenkeinrichtung 19 ist zudem zwischen der ersten Ausnehmung 38 der ersten Gelenkeinrichtung 19 und der zweiten Ausnehmung 39 der ersten Gelenkeinrichtung 19 angeordnet. Ferner ist der zweite Steg 41 der ersten Gelenkeinrichtung 19 zwischen der ersten Ausnehmung 38 der ersten Gelenkeinrichtung 19 und der zweiten Ausnehmung 39 der ersten Gelenkeinrichtung 19 angeordnet. Der erste Steg 40 und der zweite Steg 41 der ersten Gelenkeinrichtung 19 sind sich gegenüberliegend angeordnet.
Ferner weist die erste Gelenkeinrichtung 19 eine dritte Ausnehmung 42 und eine vierte Ausnehmung 43 auf. Darüber hinaus weist die erste Gelenkeinrichtung 19 einen dritten Steg 44 und ein vierten Steg 45 auf, wobei durch den dritten Steg 44 der ersten Gelenkeinrichtung 19 und den vierten Steg 45 der ersten Gelenkeinrichtung 19 die zweite Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung 19 verläuft. Auch hier ist die zweite Gelenkachse wiederum eine gedachte zweite Linie L2. Der dritte Steg 44 der ersten Gelenkeinrichtung 19 ist zwischen der dritten Ausnehmung 42 der ersten Gelenkeinrichtung 19 und der vierten Ausnehmung 43 der ersten Gelenkeinrichtung 19 angeordnet. Ferner ist der vierte Steg 45 der ersten Gelenkeinrichtung 19 zwischen der dritten Ausnehmung 42 der ersten Gelenkeinrichtung 19 und der vierten Ausnehmung 43 der ersten Gelenkeinrichtung 19 angeordnet.
Mindestens eine der vorgenannten Ausnehmungen 38, 39, 42 und 43 der ersten Gelenkeinrichtung 19 ist beispielsweise als Nut ausgebildet. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass mindestens eine der vorgenannten Ausnehmungen 38, 39, 42 und 43 als durchgehende Öffnung ausgebildet ist, die sich an dem Umfang der ersten Gelenkeinrichtung 19 erstreckt und durch mindestens einen der vorgenannten Stege 40, 41, 44 und 45 begrenzt ist.
Die zweite Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung 19 ist zur ersten Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung 19 beabstandet angeordnet. Wird die zweite Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung 19 in eine Ebene projiziert, in welcher die erste Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung 19 angeordnet ist, so ist die Projektion der zweiten Gelenkachse zur ersten Gelenkachse in einem Winkel von 90° ausgerichtet. Mit anderen Worten ausgedrückt, sind die erste Ausnehmung 38, die zweite Ausnehmung 39, der erste Steg 40 und der zweite Steg 41 der ersten Gelenkeinrichtung 19 im Wesentlichen um 90° zu der dritten Ausnehmung 42, zu der vierten Ausnehmung 43, zu dem dritten Steg 44 und zu dem vierten Steg 45 der ersten Gelenkeinrichtung 19 versetzt angeordnet.
Die in den 8 bis 10 dargestellte Ausführungsform der ersten Gelenkeinrichtung 19 ermöglicht eine Rotation um zwei Rotationsachsen, nämlich der ersten Gelenkachse in Form der ersten gedachten Linie L1 und der zur ersten Gelenkachse im Prinzip senkrecht angeordneten zweiten Gelenkachse in Form der zweiten gedachten Linie L2. Im Grunde ist die erste Gelenkeinrichtung 19 daher als ein Kreuzgelenk ausgebildet.
Bei der in den 8 bis 10 dargestellten Ausführungsform ist die zweite Gelenkeinrichtung 20 ebenfalls als ein Festkörpergelenk ausgebildet. Die zweite Gelenkeinrichtung 20 weist eine erste Ausnehmung 47 und eine zweite Ausnehmung 48 auf. Ferner weist die zweite Gelenkeinrichtung 20 einen ersten Steg 49 und einen zweiten Steg 50 auf, wobei sowohl durch den ersten Steg 49 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 als auch durch den zweiten Steg 50 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 die erste Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung 20 verläuft. Die erste Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ist bei dieser Ausführungsform eine gedachte dritte Linie L3, um die sich beispielsweise die Kopplungseinrichtung 21 dreht. Der erste Steg 49 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ist zudem zwischen der ersten Ausnehmung 47 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 und der zweiten Ausnehmung 48 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 angeordnet. Ferner ist der zweite Steg 50 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 zwischen der ersten Ausnehmung 47 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 und der zweiten Ausnehmung 48 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 angeordnet. Der erste Steg 49 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 und der zweite Steg 50 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 sind sich gegenüberliegend angeordnet.
Die erste Ausnehmung 47 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 und/oder die zweite Ausnehmung 48 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 sind/ist beispielsweise als Nut ausgebildet. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass mindestens eine der beiden Ausnehmungen 47 und 48 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 als durchgehende Öffnung ausgebildet ist, die sich an dem Umfang der zweiten Gelenkeinrichtung 20 erstreckt und durch mindestens einen der vorgenannten Stege 49 und 50 begrenzt ist.
Die Verbindungsstege 46 sind aufgrund ihrer Verbindung mit der ersten Gelenkeinrichtung 19 und der zweiten Gelenkeinrichtung 20 im Grunde auch Gelenkeinheiten. Durch die Verbindungsstege 46 verläuft die zweite Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung 20. Die zweite Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ist bei dieser Ausführungsform eine gedachte vierte Linie L4, um die sich beispielsweise die Kopplungseinrichtung 21 dreht.
Die in den 8 bis 10 dargestellte Ausführungsform der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ermöglicht eine Rotation um zwei Rotationsachsen, nämlich der ersten Gelenkachse in Form der gedachten dritten Linie L3 und der zur ersten Gelenkachse im Prinzip senkrecht angeordneten zweiten Gelenkachse in Form der gedachten vierten Linie L4. Im Grunde ist die zweite Gelenkeinrichtung 20 daher als ein Kreuzgelenk ausgebildet.
Eine weitere Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 21 mit einer möglichen Anordnung der ersten Gelenkeinrichtung 19 und der zweiten Gelenkeinrichtung 20 wird nachfolgend unter Bezug auf die 11 und 12 beschrieben. Die weitere Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 21 gemäß den 11 und 12 basiert auf der Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 21 der 8 bis 10. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen daher gleiche Bauteile. Im Unterschied zur Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 21 der 8 bis 10 sind bei der Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 21 der 11 und 12 die erste Gelenkeinrichtung 19 und die zweite Gelenkeinrichtung 20 an der ersten Außenseite 36 der Kopplungseinrichtung 21 angeordnet. Die erste Gelenkeinrichtung 19 ist mit der zweiten Gelenkeinrichtung 20 über ein Verbindungsstück 56 verbunden. Bei der in den 11 und 12 dargestellten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 21 weist nun die zweite Gelenkeinrichtung 20 einen zur ersten Gelenkeinrichtung 19 ähnlichen Aufbau auf. Wie oben bereits erwähnt, weist die zweite Gelenkeinrichtung 20 die erste Ausnehmung 47 und die zweite Ausnehmung 48 auf. Ferner weist die zweite Gelenkeinrichtung 20 den ersten Steg 49 und den zweiten Steg 50 auf, wobei sowohl durch den ersten Steg 49 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 als auch durch den zweiten Steg 50 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 die erste Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung 20 verläuft. Die erste Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ist bei dieser Ausführungsform die gedachte dritte Linie L3, um die sich beispielsweise die Kopplungseinrichtung 21 dreht. Der erste Steg 49 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ist zudem zwischen der ersten Ausnehmung 47 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 und der zweiten Ausnehmung 48 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 angeordnet. Ferner ist der zweite Steg 50 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 zwischen der ersten Ausnehmung 47 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 und der zweiten Ausnehmung 48 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 angeordnet. Der erste Steg 49 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 und der zweite Steg 50 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 sind sich gegenüberliegend angeordnet. Darüber hinaus weist die zweite Gelenkeinrichtung 20 eine dritte Ausnehmung 52 und eine vierte Ausnehmung 53 auf. Darüber hinaus weist die zweite Gelenkeinrichtung 20 einen dritten Steg 54 und ein vierten Steg 55 auf, wobei durch den dritten Steg 54 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 und den vierten Steg 55 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 die zweite Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung 20 verläuft. Auch hier ist die zweite Gelenkachse wiederum eine gedachte vierte Linie L4. Der dritte Steg 54 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ist zwischen der dritten Ausnehmung 52 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 und der vierten Ausnehmung 53 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 angeordnet. Ferner ist der vierte Steg 55 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 zwischen der dritten Ausnehmung 52 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 und der vierten Ausnehmung 53 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 angeordnet. Mindestens eine der vorgenannten Ausnehmungen 47, 48, 52 und 53 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ist beispielsweise als Nut ausgebildet. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass mindestens eine der vorgenannten Ausnehmungen 47, 48, 52 und 53 als durchgehende Öffnung ausgebildet ist, die sich an dem Umfang der zweiten Gelenkeinrichtung 20 erstreckt und durch mindestens einen der vorgenannten Stege 49, 50 , 54 und 55 begrenzt ist.
Auch hinsichtlich der weiteren Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 21 gilt das Folgende. Die zweite Gelenkachse in Form der gedachten vierten Linie L4 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ist zur ersten Gelenkachse in Form der gedachten dritten Linie L3 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 beabstandet angeordnet. Wird die zweite Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung 20 in eine Ebene projiziert, in welcher die erste Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung 20 angeordnet ist, so ist die Projektion der zweiten Gelenkachse zur ersten Gelenkachse in einem Winkel von 90° ausgerichtet. Mit anderen Worten ausgedrückt, sind die erste Ausnehmung 47, die zweite Ausnehmung 48, der erste Steg 49 und der zweite Steg 50 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 im Wesentlichen um 90° zu der dritten Ausnehmung 52, zu der vierten Ausnehmung 53, zu dem dritten Steg 54 und zu dem vierten Steg 55 der zweiten Gelenkeinrichtung 20 versetzt angeordnet.
Die in den 11 und 12 dargestellte Ausführungsform der zweiten Gelenkeinrichtung 20 ermöglicht eine Rotation um zwei Rotationsachsen, nämlich der ersten Gelenkachse in Form der dritten gedachten Linie L3 und der zur ersten Gelenkachse im Prinzip senkrecht angeordneten zweiten Gelenkachse in Form der vierten gedachten Linie L4. Im Grunde ist die zweite Gelenkeinrichtung 20 daher als ein Kreuzgelenk ausgebildet.
Die Spindelmutter 16 ist bei allen vorgenannten Ausführungsformen beispielsweise aus Metall und/oder Kunststoff gebildet. Beispielsweise ist die Spindelmutter 16 aus Aluminium oder aus Stahl gebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die Spindelmutter 16 beispielsweise aus Polyamid oder Polyethylen gebildet. Die Erfindung ist auf diese Metalle und Kunststoffe aber nicht eingeschränkt, wie bereits weiter oben erläutert wurde. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Spindelmutter 16 als sogenanntes Hybridteil gefertigt ist, das sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff gefertigt ist.
Die Kopplungseinrichtung 21 ist bei allen vorgenannten Ausführungsformen beispielsweise aus Metall und/oder Kunststoff gebildet. Beispielsweise ist die Kopplungseinrichtung 21 aus Aluminium oder aus Stahl gebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die Kopplungseinrichtung 21 beispielsweise aus Polyamid oder Polyethylen gebildet. Die Erfindung ist auf diese Metalle und Kunststoffe aber nicht eingeschränkt, wie bereits weiter oben erläutert wurde. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung 21 als sogenanntes Hybridteil gefertigt ist, das sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff gefertigt ist.
Die erste Gelenkeinrichtung 19 ist bei allen vorgenannten Ausführungsformen beispielsweise aus Metall und/oder Kunststoff gebildet. Beispielsweise ist die erste Gelenkeinrichtung 19 aus Aluminium oder aus Stahl gebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die erste Gelenkeinrichtung 19 beispielsweise aus Polyamid oder Polyethylen gebildet. Die Erfindung ist auf diese Metalle und Kunststoffe aber nicht eingeschränkt, wie bereits weiter oben erläutert wurde. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Gelenkeinrichtung 19 als sogenanntes Hybridteil gefertigt ist, das sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff gefertigt ist.
Die zweite Gelenkeinrichtung 20 ist bei allen vorgenannten Ausführungsformen beispielsweise aus Metall und/oder Kunststoff gebildet. Beispielsweise ist die zweite Gelenkeinrichtung 20 aus Aluminium oder aus Stahl gebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die zweite Gelenkeinrichtung 20 beispielsweise aus Polyamid oder Polyethylen gebildet. Die Erfindung ist auf diese Metalle und Kunststoffe aber nicht eingeschränkt, wie bereits weiter oben erläutert wurde. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zweite Gelenkeinrichtung 20 als sogenanntes Hybridteil gefertigt ist, das sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff gefertigt ist.
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. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Abbildungseinrichtung (Kamera)
2: Gehäuse
3: optisches System (Objektiv)
4: Bilderfassungseinheit
5: erste optische Einheit
6: erste Halteeinrichtung
7: zweite optische Einheit
8: zweite Halteeinrichtung
9: erster Linearantrieb
10: zweiter Linearantrieb
11: Prozessor
12: Monitor
13: Speichereinheit
14: Spindelmotor
15: Spindel
16: Spindelmutter
17: Gewinde
18: Achse der Spindel (Spindelachse)
18A: erster Abschnitt der Achse
18B: zweiter Abschnitt der Achse
19: erste Gelenkeinrichtung
20: zweite Gelenkeinrichtung
21: Kopplungseinrichtung
22: Gelenkachse der ersten Gelenkeinrichtung
23: Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung
24: erste Gelenkachse
25: zweite Gelenkachse
26: Linearführung
27: Nut
28: Ausnehmung
29: Spindelmutterausnehmung
30: Seite der ersten Halteeinrichtung
31: Kopplungseinrichtungsausnehmung
32: Schraubverbindung
33: erster flügelförmiger Abschnitt
34: zweiter flügelförmiger Abschnitt
35: Durchgangsbohrung
36: erste Außenseite der Kopplungseinrichtung
37: zweite Außenseite der Kopplungseinrichtung
38: erste Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung
39: zweite Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung
40: erster Steg der ersten Gelenkeinrichtung
41: zweiter Steg der ersten Gelenkeinrichtung
42: dritte Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung
43: vierte Ausnehmung der ersten Gelenkeinrichtung
44: dritter Steg der ersten Gelenkeinrichtung
45: vierter Steg der ersten Gelenkeinrichtung
46: Verbindungsstege
47: erste Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung
48: zweite Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung
49: erster Steg der zweiten Gelenkeinrichtung
50: zweiter Steg der zweiten Gelenkeinrichtung
51: Durchgangsöffnung
52: dritte Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung
53: vierte Ausnehmung der zweiten Gelenkeinrichtung
54: dritter Steg der zweiten Gelenkeinrichtung
55: vierter Steg der zweiten Gelenkeinrichtung
56: Verbindungsstück
A: Abstand
E1: erste Ebene
E2: zweite Ebene
E3: dritte Ebene
L1: erste Linie
L2: zweite Linie
L3: dritte Linie
L4: vierte Linie
O: Objekt
OA: optische Achse
α: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011117743 A1 [0003]
WO 2006/074695 A1 [0004]

Claims

Optisches System (3) zur Abbildung eines Objekts (O), mit - mindestens einer entlang einer optischen Achse (OA) des optischen Systems (3) beweglich angeordneten Halteeinrichtung (6, 8), - mindestens einer optischen Einheit (5, 7), die an der Halteeinrichtung (6, 8) angeordnet ist und zusammen mit der Halteeinrichtung (6, 8) entlang der optischen Achse (OA) bewegbar ist, und mit - mindestens einem Linearantrieb (9, 10) zur Bewegung der Halteeinrichtung (6, 8), wobei der Linearantrieb (9, 10) mindestens eine Spindel (15) und mindestens eine an der Spindel (15) angeordnete Spindelmutter (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - das optische System (3) mindestens eine erste Gelenkeinrichtung (19) und mindestens eine zweite Gelenkeinrichtung (20) aufweist, - die erste Gelenkeinrichtung (19) an der Spindelmutter (16) zur Wirkverbindung mit der Spindelmutter (16) angeordnet ist, und dass - die zweite Gelenkeinrichtung (20) zur Wirkverbindung mit der Halteeinrichtung (6, 8) ausgebildet ist.
Optisches System (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (3) mindestens eine Kopplungseinrichtung (21) zur Kopplung der Spindelmutter (16) an die Halteeinrichtung (6, 8) aufweist und dass die zweite Gelenkeinrichtung (20) an der Kopplungseinrichtung (21) zur Wirkverbindung mit der Kopplungseinrichtung (21) angeordnet ist.
Optisches System (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Gelenkeinrichtung (19) eine erste Gelenkachse (22, 24, L1) aufweist, - die erste Gelenkachse (22, 24, L1) der ersten Gelenkeinrichtung (19) zur optischen Achse (OA) beabstandet ist, - die erste Gelenkachse (22, 24, L1) der ersten Gelenkeinrichtung (19) in einer ersten Ebene (E1) liegt, - die optische Achse (OA) des optischen Systems (3) in einer zweiten Ebene (E2) liegt, und dass - die erste Ebene (E1) und die zweite Ebene (E2) in einem Winkel von 90° zueinander ausgerichet sind.
Optisches System (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gelenkeinrichtung (19) eine zweite Gelenkachse (25, L2) aufweist und dass das optische System (3) eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die zweite Gelenkachse (25) der ersten Gelenkeinrichtung (19) ist senkrecht zur ersten Gelenkachse (24) der ersten Gelenkeinrichtung (19) ausgerichtet; (ii) die zweite Gelenkachse (L2) der ersten Gelenkeinrichtung (19) ist beabstandet zur ersten Gelenkachse (L1) der ersten Gelenkeinrichtung (19) angeordnet, wobei bei einer Projektion der zweiten Gelenkachse (L2) der ersten Gelenkeinrichtung (19) in eine erste Gelenkachsenebene, in welcher die erste Gelenkachse (L1) der ersten Gelenkeinrichtung (19) angeordnet ist, die zweite Gelenkachse (L2) der ersten Gelenkeinrichtung (19) in einem Winkel von 90° zu der ersten Gelenkachse (L1) der ersten Gelenkeinrichtung (19) ausgerichtet ist.
Optisches System (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die zweite Gelenkeinrichtung (20) eine erste Gelenkachse (23, 24, L3) aufweist, - die erste Gelenkachse (23, 24) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) zur optischen Achse (OA) beabstandet ist, - die erste Gelenkachse (23, 24) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) in einer dritten Ebene (E3) liegt, - die optische Achse (OA) des optischen Systems (3) in einer vierten Ebene liegt, und dass - die dritte Ebene (E3) und die vierte Ebene in einem Winkel von 90° zueinander ausgerichet sind.
Optisches System (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gelenkeinrichtung (20) eine zweite Gelenkachse (25) aufweist und dass das optische System (3) eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die zweite Gelenkachse (25) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) ist senkrecht zur ersten Gelenkachse (24) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) ausgerichtet; (ii) die zweite Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung (20) ist beabstandet zur ersten Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung (20) angeordnet, wobei bei einer Projektion der zweiten Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung (20) in eine zweite Gelenkachsenebene, in welcher die erste Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung (20) angeordnet ist, die zweite Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung (20) in einem Winkel von 90° zu der ersten Gelenkachse der zweiten Gelenkeinrichtung (20) ausgerichtet ist.
Optisches System (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (3) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Gelenkeinrichtung (19) ist als ein Kreuzgelenk ausgebildet; (ii) die zweite Gelenkeinrichtung (20) ist als ein Kreuzgelenk ausgebildet.
Optisches System (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (3) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Gelenkeinrichtung (19) ist als Festkörpergelenk ausgebildet; (ii) die zweite Gelenkeinrichtung (20) ist als Festkörpergelenk ausgebildet.
Optisches System (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (3) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Gelenkeinrichtung (19) ist zwischen der Spindelmutter (16) und der Kopplungseinrichtung (21) angeordnet; (ii) die zweite Gelenkeinrichtung (20) ist zwischen der Spindelmutter (16) und der Kopplungseinrichtung (21) angeordnet.
Optisches System (3) nach einem Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (21) zwischen der ersten Gelenkeinrichtung (19) und der zweiten Gelenkeinrichtung (20) angeordnet ist.
Optisches System (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kopplungseinrichtung (21) mindestens eine erste Außenseite (36) und mindestens eine zweite Außenseite (37) aufweist, - die Kopplungseinrichtung (21) eine Durchgangsöffnung (51) aufweist, die sich von der ersten Außenseite (36) zur zweiten Außenseite (37) der Kopplungseinrichtung (21) erstreckt, - die Spindelmutter (16) und die erste Gelenkeinrichtung (19) an der ersten Außenseite (36) der Kopplungseinrichtung (21) angeordnet sind, - die zweite Gelenkeinrichtung (20) an der zweiten Außenseite (37) der Kopplungseinrichtung (21) angeordnet ist, und dass - die erste Gelenkeinrichtung (19) durch die Durchgangsöffnung (51) hindurch an der zweiten Gelenkeinrichtung (20) angeordnet ist.
Optisches System (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (3) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Gelenkeinrichtung (19) weist mindestens eine erste Ausnehmung (38) und mindestens eine zweite Ausnehmung (39) auf, wobei die erste Gelenkeinrichtung (19) mindestens einen ersten Steg (40) und mindestens einen zweiten Steg (41) aufweist, wobei durch den ersten Steg (40) und durch den zweiten Steg (41) der ersten Gelenkeinrichtung (19) die erste Gelenkachse (L1) der ersten Gelenkeinrichtung (19) verläuft, wobei der erste Steg (40) der ersten Gelenkeinrichtung (19) zwischen der ersten Ausnehmung (38) der ersten Gelenkeinrichtung (19) und der zweiten Ausnehmung (39) der ersten Gelenkeinrichtung (19) angeordnet ist, und wobei der zweite Steg (41) der ersten Gelenkeinrichtung (19) zwischen der ersten Ausnehmung (38) der ersten Gelenkeinrichtung (19) und der zweiten Ausnehmung (39) der ersten Gelenkeinrichtung (19) angeordnet ist; (ii) die erste Gelenkeinrichtung (19) weist mindestens eine dritte Ausnehmung (42) und mindestens eine vierte Ausnehmung (43) auf, wobei die erste Gelenkeinrichtung (19) mindestens einen dritten Steg (44) und mindestens einen vierten Steg (45) aufweist, wobei durch den dritten Steg (44) der ersten Gelenkeinrichtung (19) und durch den vierten Steg (45) der ersten Gelenkeinrichtung (19) die zweite Gelenkachse (L2) der ersten Gelenkeinrichtung (19) verläuft, wobei der dritte Steg (44) der ersten Gelenkeinrichtung (19) zwischen der dritten Ausnehmung (42) der ersten Gelenkeinrichtung (19) und der vierten Ausnehmung (43) der ersten Gelenkeinrichtung (19) angeordnet ist und wobei der vierte Steg (45) der ersten Gelenkeinrichtung (19) zwischen der dritten Ausnehmung (42) der ersten Gelenkeinrichtung (19) und der vierten Ausnehmung (43) der ersten Gelenkeinrichtung (19) angeordnet ist.
Optisches System (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (3) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die zweite Gelenkeinrichtung (20) weist mindestens eine erste Ausnehmung (47) und mindestens eine zweite Ausnehmung (48) auf, wobei die zweite Gelenkeinrichtung (20) mindestens einen ersten Steg (49) und mindestens einen zweiten Steg (50) aufweist, wobei durch den ersten Steg (49) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) und durch den zweiten Steg (50) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) die erste Gelenkachse (L3) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) verläuft, wobei der erste Steg (49) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) zwischen der ersten Ausnehmung (47) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) und der zweiten Ausnehmung (48) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) angeordnet ist und wobei der zweite Steg (50) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) zwischen der ersten Ausnehmung (47) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) und der zweiten Ausnehmung (48) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) angeordnet ist; (ii) die zweite Gelenkeinrichtung (20) weist mindestens einen dritten Steg (46, 54) und mindestens einen vierten Steg (46, 55) auf, wobei durch den dritten Steg (46, 54) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) und durch den vierten Steg (46, 54) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) die zweite Gelenkachse (L4) der zweiten Gelenkeinrichtung (20) verläuft.
Optisches System (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (3) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die Spindelmutter (16) ist aus Metall und/oder Kunststoff gebildet; (ii) die Kopplungseinrichtung (21) ist aus Metall und/oder Kunststoff gebildet; (iii) die erste Gelenkeinrichtung (19) ist aus Metall und/oder Kunststoff gebildet; (iv) die zweite Gelenkeinrichtung (20) ist aus Metall und/oder Kunststoff gebildet; (v) das optische System (3) ist als Objektiv oder Okular ausgebildet; (vi) die Halteeinrichtung (6, 8) ist als Schiebefassung ausgebildet; (vii) die optische Einheit (5, 7) ist als einzelne Linse, als Linsengruppe, als Prisma oder als Spiegel ausgebildet.
Kamera (1) mit einem optischen System (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche.