DE4342717A1 - Bildstabilisierungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildstabilisierungseinrichtung.

Optische Geräte sind Erschütterungen durch die Umwelt ausgesetzt. Diese Erschütterungen (ungewolltes Berühren, Gebäudeschwingungen usw.) erschweren die Arbeit an diesen insbesondere dann, wenn das zu beobachtende Objekt nicht fest mit dem Gerät verbunden ist.

Dies ist insbesondere auch bei Teleskopen, bei Kameras und bei Operationsmikroskopen der Fall auch wenn diese auf Stativen montiert sind, wobei letztere allgemein eine Vergrößerung 30x aufweisen. Bei Langzeitbeobachtungen durch Teleskope führen die durch die Umwelt erzeugten Erschütterungen insbesondere bei fotografischen Aufnahmen zu einer starken Reduzierung des Kontrastes und der Auflösung. Dasselbe gilt entsprechend für Kameras. Operationsmikroskope sind häufig über einen Ausleger am Fußboden bzw. an der Decke befestigt. Da der Ausleger nur eine begrenzte Steifigkeit hat, neigen insbesondere Operationsmikroskope bei entsprechender Anregung zum Schwingen, wodurch das Arbeiten mit diesen Geräten erheblich beeinträchtigt wird.

Bei hohen Vergrößerungen ist die Freihandanwendung bei Teleskopen und Kameras (Foto, Film) kaum möglich oder es kommt zu starken Verwacklungen.

Bildstabilisationseinrichtungen als solche sind bekannt. So ist insbesondere aus der EP-PS 0 504 930 eine derartige Einrichtung bekannt, bei der ein x-y-Tisch über Spindeln durch einen Motor bewegt wird. Der indirekte Antrieb über Spindeln hat aber den Nachteil, daß die Verstellung nicht sofort und auch nicht exakt erfolgt, was den Gebrauchswert der Einrichtung stark herabsetzt. Außerdem nutzt sich das Gewinde im Gebrauch ab, so daß man nach einiger Zeit mit einer Verschlechterung der Verstellgenauigkeit rechnen muß.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Bildstabilisierungs­ einrichtung zu schaffen, bei welchem die durch das Schwingen (Wackeln) des optischen Gerätes hervorgerufenen Bildbewegungen, insbesondere die transversalen Bewegungen senkrecht zur optischen Achse, möglichst unterdrückt werden.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruchs gelöst.

Durch die Benutzung eines Linearmotors können die von einem Sensor gewonnenen Daten direkt in eine gegenphasige Verschiebebewegung umgesetzt werden, ohne daß ein wie auch immer ausgestaltetes Getriebe notwendig wird. Dies führt bei der Bildstabilisierungseinrichtung zu einer extrem kurzen Reaktionszeit, da nicht unnötige Massen bewegt werden müssen. Außerdem ist die Reaktion extrem exakt, da man kein Getriebe zwischen dem Motor und dem zu verschiebenden Teil benötigt und jede Bewegung des Motors direkt zu einer linearen Bewegung am zu verschiebenden Teil führt, so daß keine Totzeiten und Hysterese existieren. Vorteilhaft ist gerade für batteriebetriebene Geräte der hohe Wirkungsgrad ohne (bzw. mit nur sehr geringen) Reibungsverlusten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß Linearmotore eine relativ kleines geometrisches Volumen benötigen und somit die gesamte Stabilisierungseinrichtung sehr klein gehalten werden kann.

Es ist vorteilhaft, wenn der Linearmotor in der Bildstabilisierungseinrichtung aus einer Spuleneinrichtung mit vielen Windungen, einem Stator und aus zwei Permanent­ magneten aufgebaut ist. Dadurch erhält man einen besonders kleinen kompakten Linearmotor.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Stator einen vorzugs­ weise geschlossenen U-förmigen Grundkörper besitzt. Auch dieses Merkmal fördert die Kompaktheit des Linearmotors durch Optimierung des magnetischen Flusses.

Eine weitere Förderung der Kompaktheit erhält man, wenn die beiden Permanentmagnete auf zwei Armen des Stators angebracht sind, wobei der Nordpol des einen Permanent­ magneten dem Südpol des anderen Permanentmagneten gegenüberliegt.

Wenn die Spuleneinrichtung aus einer doppelten Rechteckspule besteht, unterstützt auch dieses die Kompaktheit des Linearmotors, wie später begründet wird.

Wenn die innere Breite der Spuleneinrichtung größer ist als die äußere Breite des Stators erlaubt dies eine kontrollierte Linearbewegung in einer Richtung, wobei zusätzlich in der dazu senkrechten Richtung eine Bewegung überlagert sein darf. Dies ist aber bei der Schwingungskompensation sehr häufig, da es normalerweise keine Vorzugsrichtung gibt.

Wenn die Spuleneinrichtung keinen Wickelkörper besitzt, kann der Linearmotor kompakter aufgebaut werden.

Wenn die Spuleneinrichtung eine Profilierung besitzt, ist die Wärmeabgabefähigkeit des Linearmotors besser und damit seine thermische Stabilität und seine Leistungsreserven.

Wenn der Spulendraht der Windungen der Spuleneinrichtung einen rechteckigen Querschnitt besitzt, benötigen die Windungen weniger Platz und der Linearmotor kann kompakter ausgeführt werden.

Wenn die kräfteausübende Einrichtung der Bildstabili­ sierungseinrichtung aus mindestens zwei Linearmotoren als Antriebselementen besteht, welche in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind, ist eine Bildstabilisierung in den zwei Achsen senkrecht zur optischen Achse möglich.

Zu einer weiteren Platzreduzierung gelangt man, wenn man für jeden Bewegungsfreiheitsgrad je zwei sich gegenüber­ liegende Linearmotoren verwendet. Die zur Bewegung der beweglichen optischen Komponente benötigte Kraft teilt sich dann auf zwei Motore auf, was bei einer rotationssymme­ trischen Anordnung zu einer weiteren Reduzierung des Bau­ volumens beiträgt.

Damit die Bildstabilisierungseinrichtung auch an bereits vorhandenen optischen Geräten verwendet werden kann, ist es vorteilhaft, wenn der als Antriebselement dienende Linear­ motor in einem Adapter vorhanden ist.

Wenn die Antriebsrichtung des Linearmotors in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist, kann man sich ein Getriebe zwischen Motor und zu bewegender Vorrichtung sparen. Dies führt zu einer kompakten und insbesondere direkt wirkenden Anordnung, bei welcher die Reibungsverluste zwischen Linearmotor und zu bewegender Vorrichtung gering sind.

Der Verringerung von Reibungsverlusten dient es auch, wenn die Kopplung zwischen dem Linearmotor und dem angetriebenen Teil fest ist.

Es ist vorteilhaft, wenn in der Bildstabilisierungs­ einrichtung eine optische Komponente des optischen Gerätes (Objektiv, Bildumkehrsystem, Okular, usw.) durch mindestens einen Linearmotor gegenüber den anderen optischen Komponenten und dem Gerätegehäuse des optischen Gerätes entkoppelt ist. Dadurch wird die Anzahl der optischen Komponenten durch die Bildstabilisierung nicht erhöht. Dies ist insbesondere bei Teleskopen vorteilhaft, da jedes zusätzliche optische Bauteil zu unerwünschten Licht­ verlusten führt.

Dies kann vorteilhafter Weise dadurch geschehen, daß das Objektiv durch mindestens einen Linearmotor gegenüber dem Gerätegehäuse des optischen Gerätes und dem Okular entkoppelt ist.

Wenn das Objektiv in den zwei Freiheitsgraden senkrecht zur optischen Achse entkoppelt ist, können die störensten Auswirkungen durch auf die Umwelt einwirkenden Schwingungen eliminiert werden.

Betrachtet man bei Teleskopen die Fotoeinrichtung als Teil des optischen Systems, dann kann auch diese Komponente wie beschrieben entkoppelt werden.

Wenn sich die kräfteausübende Einrichtung im Innern des optischen Geräts befindet, kann das optische Gerät sehr kompakt gehalten werden.

Eine Bildstabilisierungseinrichtung, bei welcher eine, relativ zum Gehäuse in mindestens einer Richtung senkrecht zur optischen Achse bewegliche Objektivhalterung vorhanden ist und daß ein Teil des Antriebselementes mit dem Gehäuse und ein zweiter Teil mit der Objektivhalterung fest verbunden ist, führt zu einer sehr kompakten Anordnung.

Durch eine Bildstabilisierungseinrichtung, in welcher die Objektivlagerung im wesentlichen aus zwei sich in ihren Bewegungen nicht störenden Lagerungen (x-Lagerung und y-Lagerung) besteht, wobei die x- und y-Achse senkrecht zueinander und senkrecht zur optischen Achse orientiert sind, erhält man eine mechanisch sehr stabile Ausführung.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Lagerungen um eine optische Achse eine ausreichend freie optische Öffnung besitzen, da dann der optische Strahlengang durch die Bild­ stabilisierungseinrichtung gehen kann und so die äußeren Abmessungen klein bleiben können.

Eine mechanisch sehr stabile Bildstabilisierungseinrichtung erhält man, wenn jede Lagerung zwei sich gegenüberliegende Linearführungen besitzt, wobei die beiden Linearführungen einer Lagerung zu den beiden Linearführungen der anderen Lagerung um möglichst 90° versetzt angeordnet sind.

Der Stabilität der Bildstabilisierungseinrichtung ist es sehr dienlich, wenn zumindest eine Hauptobjektivlinse in einer Objektivlagerung befestigt ist und die Antriebs­ elemente eine zur Schwingung gegenphasige Auslenkung der Objektivlagerung mit dem Hauptobjektiv bewirkt.

Es ist vorteilhaft, wenn der Sensor zur Erfassung der Schwingungen der Bildstabilisierungseinrichtung ein Beschleunigungssensor ist.

Die Erfindung wird nachstehend in beispielhafter Weise anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei weitere wesentliche Merkmale, sowie dem besseren Verständnis dienende Erläuterungen und Ausgestaltungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens beschrieben sind.

Es zeigen:

Fig. 1a einen Linearmotor im Teilschnitt;

Fig. 1b den Linearmotor aus Fig. 1a in Draufsicht, Teil­ schnitt;

Fig. 1c den Linearmotor aus Fig. 1a in Vorderansicht, Teilschnitt;

Fig. 1d den Linearmotor aus Fig. 1a in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2a eine stabilisierte Objektivlagerung in Drauf­ sicht, Teilschnitt;

Fig. 2b Objektivlagerung in y-Richtung in Draufsicht aus Fig. 2a;

Fig. 2c Objektivlagerung in x-Richtung in Draufsicht aus Fig. 2a;

Fig. 2d eine Schnittdarstellung durch die Objektiv­ lagerung aus Fig. 2a in y-Richtung;

Fig. 2e eine Schnittdarstellung durch die Objektiv­ lagerung aus Fig. 2a in x-Richtung;

Fig. 3a ein Operationsmikroskop an einem Ständer; und

Fig. 3b ein Operationsmikroskop an einer Deckenauf­ hängung.

In den Fig. 1a-d ist ein als Antriebselement verwendeter Linearmotor (1) dargestellt. Dieser Linearmotor (1) besitzt als wesentliche Komponenten eine Spuleneinrichtung (4a), einen Stator (4b) und zwei Permanentmagnete (2, 3).

Der Stator (4b) besteht aus einem vorzugsweise geschlossenen U-förmigen Grundkörper aus einem hochpermeablen Material, wie z. B. Vacoflux. Auf der Innenseite der beiden rechteckförmigen Arme des Stators (4b) sind zwei rechteckförmige Permanentmagnete (2, 3) so angebracht, daß der Nordpol des Permanentmagneten (2) dem Südpol des anderen Permanentmagneten (3) gegenüberliegt. Dadurch bildet sich zwischen diesen beiden Permanentmagneten (2, 3) ein nahezu homogenes Magnetfeld mit senkrechtstehenden Feldlinien (4c) aus.

Die Spuleneinrichtung (4a), auch Rotor genannt, wird durch eine doppelte Rechteckspule gebildet, deren Windungen (in der Fig. nicht eingezeichnet) senkrecht zur aktiven Bewegungsrichtung (5a) der Spuleneinrichtung (4a) und senkrecht zu den Feldlinien (4c) der Permanentmagnete (2, 3) verlaufen. Die Form der Spuleneinrichtung (4a) ist der Gestalt, daß die eine Hälfte der Spule (7a) über den Stator (4b) und die andere Hälfte der Spule (8a) unter den Stator (4b) hindurch geführt wird. Die Spulenhälften (7a und 8a) sind freitragend einschließlich der Befestigungseinrichtung (6) miteinander vergossen. Die innere Breite (L) der Spuleneinrichtung (4a) ist größer als die äußere Breite (A) des Stators (4b). Dadurch besitzt die Spuleneinrichtung (4a) zwei Bewegungsfreiheitsgrade. Zum einen einen Freiheitsgrad in der Bewegungsrichtung (5a), die sich aus der Kraftwirkung des magnetischen Feldes der Permanentmagnete (2, 3) auf die stromdurchflossene Spuleneinrichtung (4a) ergibt (d. h. senkrecht zum Leiter) und zum anderen senkrecht hierzu in Bewegungsrichtung (5b) aufgrund der größeren Spulenkörperinnenbreite (L), ohne dadurch die Wirkungsweise des Linearmotors (1) zu beeinflussen.

Die Spuleneinrichtung (4a) ist dabei ohne Wickelkörper ausgeführt, um bei gleichzeitiger Minimierung des Gewichts und des Volumens eine maximale Packungsdichte der Spuleneinrichtung (4a) bei minimierten Luftspalten zwischen Rotor und Stator insbesondere im Kraftfeld der Feldlinien (4c) mit dem Ziel zu erreichen, daß zwangsläufig die maximal möglichen Antriebskräfte der Linearmotoren (1) entstehen. Hergestellt ist die Spuleneinrichtung (4a) als doppelte Rechteckspule aus zwei einzelnen Rechteckspulen (7, 8), auf welchen sich je zur Hälfte die Windungen (7a, 8a) aufteilen. Jede dieser beiden Rechteckspulen (7, 8) ist dabei auf einem geeigneten Dorn mit erforderlichem Querschnitt gewickelt worden. Danach werden die Spulen (7, 8) einschließlich der Bewegungseinrichtung (6) in einer Form zusammengefügt und dann gemeinsam vergossen. Die so erhaltene Spuleneinrichtung (4a) weist eine optimale mechanische Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit bei maximaler Packungsdichte und minimiertem Bauvolumen auf.

Die für die Wärmeableitung wirksame Oberfläche erhöht sich bei diesem doppelten Spulenkörper (4a) um ca. 60% gegenüber einer einfachen Rechteckspule, bei der sich die Windungen nicht aufteilen.

Eine weitere Steigerung der Wärmeabgabe wird durch eine angedeutete Profilierung (4d) des Spulenkörpers (4a) erreicht, die durch eine entsprechende Vergußform realisiert wird.

Die Spuleneinrichtung (4a) weist eine unterschiedlichen Spulendicke (d1/d2) auf, d2 = d1/2.

Durch die Aufteilung der Windungen (7a, 8a) beim Herumführen um den Stator (4b) reduziert sich die Spulenbreite um d1 = 2×d2.

Eine weitere Steigerung des Volumen/Leistungsverhältnisses wird durch Verwendung eines Spulendrahtes mit eckigem Querschnitt erreicht.

Die Windungen (7a, 8a) in der Spuleneinrichtung (4a) verlaufen aufgrund des notwendigen Vorschubes beim Wickeln nicht genau senkrecht zu der Begrenzungsrichtung (5a).

Die dadurch entstehende Querkomponente kann bei dem doppelten Spulenkörper dadurch weitgehend kompensiert werden, indem die beiden Spulenhälften mit unterschiedlichem Wicklungssinn gewickelt und nachfolgend vergossen werden. Die Querkomponente der einen Hälfte hebt dann die Querkomponente durch die Schieflage der Wicklung in der anderen Hälfte in entgegengesetzter Richtung weitgehend auf.

In den Fig. 2a-2e ist die Anbringung von zwei, in den Fig. 1a-d dargestellten Linearmotoren (11, 12) sowie die Objektivlagerung am Beispiel eines Operationsmikroskops beschrieben.

Um den Platzbedarf zu minimieren, sind die Motore (11, 12) um 45° versetzt zur Mittenebene (13) des Adapters angeordnet. Dadurch kann die Adapterbreite (B) minimal gehalten werden. Hierbei ist der Stator (11a bzw. 12a) fest mit der Grundplatte (15) des Adapters verbunden. Die Doppelspule (11b) ist über eine Befestigungseinrichtung (11c) mit dem als Tischführung in y-Richtung ausgeführten Zwischenring (16a) verbunden. Demhingegen ist die Doppelspule (12b) mit dem als Tischführung in x-Richtung ausgeführten Objektivhalter (16b) durch den Zwischenring (16a) hindurch über die Befestigungseinrichtung (12c) verbunden.

Das Objektiv (17) wird von dem innen liegenden achteckigen Objektivhalter (16b) aufgenommen, welcher eine Bewegung des Objektivs (17) in x-Richtung erlaubt. Die optische Achse (13a) des Objektivs (17) befindet sich genau im Zentrum des Objektivhalters (16b), in welchem das Objektiv (17) eingeschraubt ist. Der Objektivhalter (16b) ist über zwei Linearführungspaare (19a, 19b) möglichst reibungsarm mit dem Zwischenring (16a) verbunden. Eine Bewegung des inneren Objektivhalters (16b) relativ zum Zwischenring (16a) ist nur in einer Richtung, der x-Richtung möglich.

Hierbei hat der Objektivhalter (16b) in x-Richtung einen Freiraum (a₁), welcher für eine Bewegung des Objektivs (17) innerhalb des Zwischenrings (16b) zur Verfügung steht. In der zur x-Richtung senkrecht stehenden y-Richtung hat der Zwischenring (16b) mit den an ihm angebrachten Linear­ führungspaaren (18a, 18b) einen Freiraum (a₂), welcher für die Bewegung des Objektivs (17) in y-Richtung zur Verfügung steht.

Die sich gegenüberliegenden Linearführungspaare (18a, 18b) des Zwischenringes (16a), welche gegenüber den beiden Linearführungspaaren (19a, 19b) des Objektivhalters (16b) um 90° versetzt angeordnet sind, sind mit dem Gehäuse (15) des Adapters fest verbunden. Die Linearführungspaare (18a, 18b bzw. 19a, 19b) sind so ausgelegt, daß eine leichte Bewegung des Objektivs (17) sowohl in x- als auch in y-Richtung erfolgen kann.

Durch die oben beschriebene Anordnung wird eine x/y-Tisch­ führung beschrieben, welche eine Bewegung des Objektivs (17) diagonal zu den äußeren Begrenzungen des Gehäuses (15) in diesen beiden Richtungen zuläßt. Diese x/y-Tischführung besitzt eine hohe Steifigkeit bei minimalen Einbaumaßen, wobei das Zentrum freibleibt, um den optischen Strahlengang durch das Objektiv (17) in z-Richtung nicht zu beschneiden.

Die dabei entstehende, verschachtelte Bauart ist in Fig. 2d, 2e dargestellt. Dabei trägt insbesondere der nach innen gezogene Kragen (16aa) des äußeren Zwischenrings (16a) zur Erhöhung der Steifigkeit bei, ohne dabei die Baugröße zu beeinträchtigen. Dieser Kragen (16aa) kann entsprechend den gegebenen Einbaubedingungen in seiner Geometrie verändert und optimiert werden. Gleiches gilt für den konstruktiven Aufbau des inneren Objektivringes (16b) und des an ihm befindlichen Versteifungskragens (16bb).

Die Komponenten der mechanischen Schwingungen werden über zwei senkrecht zueinander angeordnete Beschleunigungs- Sensoren (39a, 39b in Fig. 2a) gemessen.

Über eine doppelte Integration wird aus den Beschleunigungswerten die zugehörigen Wegkomponenten berechnet.

Die so erhaltenen Werte stellen die Sollgröße für einen PID-Regler (40) dar. Der Regler (40) steuert zwei den Komponenten zugeordnete Leistungsendstufen (41a, 41b) an, die die zwei Linearmotoren (11, 12) treiben.

Die Linearmotoren (11, 12) bewegen, das in einem x/y-Tisch gelagerte Objektiv (17) gegenphasig zur Schwingungs­ bewegung. Der momentane Ist-Wert wird durch, den Komponenten zugeordnete, lineare Wegsensoren erfaßt und dem Regler als Stellgröße zugeführt.

Die gegenphasige Auslenkung des Hauptobjektivs (17) (oder des optisch abbildenden Teils von diesem) führt in einem Mikroskop dazu, daß die sonst durch die Vibration des gesamten Mikroskops im Vergrößerungsbereich 30 selbst bei ideal justiertem Mikroskop subjektiv empfundene Bildverschlechterung (das Auge des Beobachters in der Austrittspupille des Mikroskopes kann den um den Vergrößerungsfaktor vergrößerten Bildbewegungen nicht mehr folgen, so daß die Bildqualität subjektiv als sehr schlecht empfunden wird) zumindest sehr stark verbessert wird. Demgegenüber führt eine Relativbewegung des Hauptobjektivs (17) zwar objektiv zu einer geringfügig schlechteren Bildqualität, aber subjektiv im Gesamten betrachtet zu einem wesentlich besseren Bild, da die Bildbewegung so stark herabgesetzt wird, daß das Auge den Strukturdetails wieder folgen kann und somit überhaupt erst wieder ein Bild empfunden wird. Hinzu kommt, daß bei ruhendem, also nicht Vibrationen ausgesetztem Mikroskop, das Objektiv in der optischen Achse (13a) justiert ist und somit wie bei einem normalen Mikroskop die gleiche Bildqualität erreicht wird.

Das in den Fig. 2a-2e beschriebene Ausführungsbeispiel sorgt dafür, daß lediglich bei vibrierenden Mikroskopen, d. h. bei einem gemessenen Beschleunigungswert innerhalb einer zur optischen Achse des Objektivs senkrechten Ebene, ein Ansprechen (d. h. eine Gegenbewegung) erfolgt.

Das bedeutet, daß bei ca. konstanten Translationsbewegungen mit nicht auswertbaren Beschleunigungswerten keine Bewegungskompensation erfolgt, da das Auge den Bildwechsel folgen kann und andererseits bei ungewollten Schwingungen mit entsprechenden Beschleunigungswerten beispielsweise im höheren Vergrößerungsbereich durch die einsetzende Bewegungskompensation überhaupt subjektiv wieder ein Bild empfunden wird.

In den Fig. 3a und 3b ist ein Operationsmikroskop (31, 31a) in klassischen Aufhängungen, wie sie in einem Operations­ saal üblich sind, dargestellt.

Ist das Operationsmikroskop (31) an einem Ständer (32) befestigt, so können sowohl axiale (34) als auch transversale (34a) Kräfte auf den Ständerfuß (35) einwirken. Diese Kräfte (34, 34a) führen dann zu einer entsprechenden Bewegung des Operationsmikroskops (31), da die Kräfte (34, 34a) durch die Bauteile (35a, 35b, 35c, 35d) des Ständers (32) übertragen werden.

Auch wenn das Operationsmikroskop (31a) an der Decke eines Operationssaals mit einer Deckenaufhängung befestigt ist, werden durch die Deckenverankerung (36) und die Komponenten (36a, 36b, 36c, 36d) der Deckenaufhängung (36) die axialen und transversalen Kräfte (37, 37a) auf das Operations­ mikroskop (31a) übertragen.

Eine Entkopplung des Operationsmikroskops (31, 31a) kann nun erfolgen

• a) durch eine kräfteausübende Einrichtung (42) zwischen dem vertikalen Tragarm (35c, 36c) und dem horizontalen Tragarm (35b, 36b);
• b) durch eine kräfteausübende Einrichtung (43) zwischen der vertikalen Tragarm (35c, 36c) und dem Operations­ mikroskop (31, 31a);
• c) durch eine kräfteausübende Einrichtung im Operations­ mikroskop (31, 31a).

In den Ausführungsbeispielen in den Fig. 2a-e ist die Entkopplung im Operationsmikroskop (31, 31a) hinsichtlich der transversalen Schwingungen realisiert, da die Tiefenschärfe des Operationsmikroskops (31, 31a) eine Eliminierung der axialen Schwingungen in der optischen Achse des Operationsmikroskops (31, 31a) normalerweise unnötig macht. Sollten auch diese axialen Schwingungen eliminiert werden, so kann dies durch bekannte Autofokus­ einrichtungen erfolgen.

Der besondere Vorteil der Eliminierung der transversalen Schwingungen im Operationsmikroskop (31, 31a) ist darin zu sehen, daß die zu bewegenden Massen sehr gering sind, die Kompensationseinrichtung damit sehr kompakt ausfallen und als Adapter ausgeführt werden kann. Dieser Vorteil wird zusätzlich ergänzt durch eine schnelle Reaktionszeit des Systems.

Claims (23)

1. Bildstabilisierungseinrichtung für ein optisches Gerät, bei welchem mindestens ein Antriebselement zur Kompensation von auf die optische Anordnung von seiner Umgebung einwirkende Schwingungen vorhanden ist und bei welchem eine elektronische Schaltung vorhanden ist, welche das Signal eines Sensors in ein Signal für die Antriebselemente (1, 11, 12) umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (1, 11, 12) aus einem Linearmotor besteht.

2. Bildstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (1, 11, 12) aus einer Spuleneinrichtung (4a) mit vielen Windungen, einem Stator (4b) und aus zwei Permanentmagneten (2, 3) aufgebaut ist.

3. Bildstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (4b) einen vorzugsweise geschlossenen U-förmigen Grundkörper besitzt.

4. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Permanentmagnete (2, 3) auf zwei Armen des Stators (4b) angebracht sind, wobei der Nordpol des einen Permanentmagneten (2) dem Südpol des anderen Permanentmagneten (3) gegenüberliegt.

5. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spuleneinrichtung (4a) aus einer doppelten Rechteckspule besteht.

6. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Breite (L) der Spuleneinrichtung (4a) größer ist als die äußere Breite (A) des Stators (4b).

7. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spuleneinrichtung (4a) keinen Wickelkörper besitzt.

8. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spuleneinrichtung (4a) eine Profilierung (4d) besitzt.

9. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulendraht der Windungen der Spuleneinrichtung (4a) einen rechteckigen Querschnitt besitzt.

10. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die kräfteausübende Einrichtung aus mindestens zwei Antriebselementen (11, 12) besteht, welche ungefähr einen Winkel von 90° relativ zur Senkrechten auf die optische Achse (13a, 33, 38) besitzen.

11. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Antriebselement (11, 12) in einem Adapter (15) vorhanden ist.

12. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrichtung des Linearmotors (1, 11, 12) in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist.

13. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen dem Linearmotor (1, 11, 12) und dem angetriebenen Teil fest ist.

14. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Komponente des optischen Gerätes (Objektiv, Bildumkehrsystem, Okular, usw.) durch mindestens einen Linearmotor (1, 11, 12) gegenüber den anderen optischen Komponenten und dem Gerätegehäuse des optischen Gerätes entkoppelt ist.

15. Bildstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv durch mindestens einen Linearmotor (1, 11, 12) gegenüber dem Gerätegehäuse des optischen Gerätes und dem Okular entkoppelt ist.

16. Bildstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv in zwei Freiheitsgraden senkrecht zur optischen Achse (13a, 33, 38) entkoppelt ist.

17. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß sich die kräfteausübende Einrichtung (1, 11, 12) im Innern des optischen Geräts (31, 31a) befindet.

18. Bildstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine, relativ zum Gehäuse (15) in mindestens einer Richtung senkrecht zur optischen Achse (13a) bewegliche Objektivhalterung (16b) vorhanden ist und daß ein Teil des Antriebselementes (12b) mit dem Gehäuse (15) und ein zweiter Teil (12a, 12c) mit der Objektivhalterung (16b) fest verbunden ist.

19. Bildstabilisierungseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Objektivlagerung im wesentlichen aus zwei sich in ihren Bewegungen nicht störenden Lagerungen (16a, 16b) (x-Lagerung und y- Lagerung) besteht, wobei die x- und y-Achse senkrecht zueinander und senkrecht zur optischen Achse (13a, 33, 38) orientiert sind.

20. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungen (16a, 16b) um eine optische Achse (13a, 33, 38) eine ausreichend freie optische Öffnung besitzen.

21. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 18-20, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lagerung (16a, 16b) zwei sich gegenüberliegende Linearführungen (18a, 18b, 19a, 19b) besitzt, wobei die beiden Linearführungen (18a, 18b) einer Lagerung (16a) zu den beiden Linearführungen (19a, 19b) der anderen Lagerung (16b) um 90° versetzt angeordnet sind.

22. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-21, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Hauptobjektivlinse (17) in einer Objektivlagerung (16a, 16b) befestigt ist und die Antriebselemente (1, 11, 12) eine zur Schwingung gegenphasige Auslenkung der Objektivlagerung (16a, 16b) mit dem Hauptobjektiv (17) bewirkt.

23. Bildstabilisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-22, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor zur Erfassung der Schwingungen ein Beschleunigungs­ sensor ist.