Das Innenleben bildstabilisierender Ferngläser

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Eisenmeteorit

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Liebe Stabiskopiker,

direkt nach der Freude über den Beobachtungskomfort solcher Gläser, gilt mein besonderes Interesse deren Technik.
Ich muss gestehen, dass so mancher Erwerb mikroskopischer Gerätschaften nur mit diesem Hintergrund getätigt wurde.

Gern würde ich nun das Innenleben von bildstabilisierten Ferngläsern näher kennenlernen und darüber diskutieren, bin mir aber nicht sicher, ob dieses Thema überhaupt Gefallen findet.

Dabei ist mir die wunderbare Informationsquelle von Ralf Pfeifer
www.arstechnica.de
bekannt, möchte aber gerne noch einen Schritt weiter gehen und, wie es in der Betreffzeile von mir angedeutet wurde, die einzelnen Bauteile, deren Zusammenspiel und die unterschiedlichen Konstruktionsweisen von z.B. kreiselstabilisierten Ferngläsern vertiefen.

Gibt es hier Forenmitglieder, die über entsprechende Informationen verfügen?
Ich könnte das russische Peleng 1240-GS "ins Rennen werfen".

Viele Grüße
Frank

Link zur Grafik: http://i432.photobucket.com/albums/qq42/eisenmeteorit/Astro/IMG_0012_zpsh49qdrix.jpg
 
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Hallo Frank,

hier ist Interesse vorhanden, aufschrauben werde ich meine Canons aber erst, wenn der Stabi mal defekt gehen sollte :-)

Besonders würden mich die Innenleben der Gyro Stabilisierten Gläser interessieren und natürlich das kardanische Zeiss.

Grüsse Jochen
 
...an und für sich auch nichts Geheimnisvolles, dieses Teil hatten wir seinerzeit während der Photokina 2006 am Messestand.
Stabiscopes in durchsichtig gab es leider nicht, technologisch ist der Kreisel aber auch wesentlich einfacher aufgebaut. Wie so etwas funktioniert ist fix in Wikipedia nachzulesen...

Stefan Korth
 
Eigentlich hatte ich gehofft, jeder würde jetzt sein Stabi sezieren und es hier offen präsentieren. :smiley60:

Obwohl, ... es gab hier doch schon jemanden, der seinem Canon die Haut abgezogen hat.
Mich würde brennend interessieren, wie die beiden planparallelen Platten bei den IS-Modellen in ihrer Position verändert werden. Es müssen ja alle möglichen Winkel berücksichtigt werden, denn mein Handzittern verläuft unkontrolliert in alle Richtungen. Werden beide Platten oder nur eine verstellt?

Um die Funktionsweise eines kreiselstabilisierten Gerätes zu verstehen, hatte ich das Innenleben meines Peleng 1240-GS im Zuge einer Reparatur -die leider erfolglos war- fotografiert und möchte die drei Bereiche Optik, Mechanik und Elektrik einmal vorstellen.

Die Positionen der inneren Optik (nur zur Orientierung):

1 - Objektiv
(mit Resten der grauen Masse für die Abdichtung zum Gehäuse)

2 - Prismen im kardanisch befestigten inneren Rahmen

3 - Prismen vor den Okularen
(an der hinteren Gehäuseplatte befestigt)

Link zur Grafik: http://i432.photobucket.com/albums/qq42/eisenmeteorit/Astro/O1_zpsgdbsoomy.jpg
Link zur Grafik: http://i432.photobucket.com/albums/qq42/eisenmeteorit/Astro/O2_zpstereu1vr.jpg

Die Mechanik:

1 - äußerer Rahmen
Er ist über die Objektivfassungen und der hinteren Platte mit dem Kunstoffgehäuse verbunden.

2+3 - oberer und unterer ?Kompensator/Dämpfer?
Diese "Dosen" stellen die erste gelagerte Verbindung zu dem mittleren Rahmen (6) her. Hier vermute ich, dass die Dosen eine Temperaturkompensation oder eine vertikale Schwingungsdämpfung darstellen. Die Dosen sind wohl, ähnlich den barometrischen Vidie-Dosen, entweder befüllt oder evakuiert und mit versiegelten Schrauben (4)verschlossen.

5 - Lagerachsen
Befinden sich ober- und unterhalb einer jeden Dose. Zum äußeren Rahmen bilden sie eine feste Verbindung, zum mittleren Rahmen erlauben sie eine horizontale Drehbewegung.

6 - Mittlerer Rahmen
Dieser ist horizontal gelagert und und ermöglicht dem inneren Rahmen (8) über die Lagerstellen (7) eine Neigebewegung.

7 - Lagerachsen für den inneren Rahmen

8 - Innerer Rahmen
Beinhaltet die Prismenfassungen mit Prismen, den Motor mit Welle, Schwungmasse (11) und Endanschlag/Begrenzungs-Trommel (12).
Der Motor liegt links neben der Schwungmasse und ist auf dem Foto nicht zu sehen. Er beschleunigt die Schwungmasse und die Trommel (12) auf über 10000 U/min.

Wird nun der Entkopplungshebel auf der Rückseite betätigt, öffnet sich eine kräftige, irisblendeähnliche Klemmvorrichtung im Punkt (10) und gibt einen Metallzapfen, der mit dem inneren Rahmen verbunden ist, frei. Die Stabilisierung ist nun aktiv.

Wenn die Gehäusebewegung zu heftig ausfällt passiert folgendes:
Am Ende der Schraube (9) befindet sich eine Kugel, die in die Trommel (12) ragt (die Kugel habe ich einmal in blau nachgezeichnet). Diese Kugel berührt bei zu starker Bewegung die konisch zulaufende Innenwand der Trommel und begrenzt deren Ausschlagswinkel. Durch die geringe Berührungsfläche zwischen Kugel und Trommel sowie den kurzen Kontaktzeiten, wird die Drehzahl des Motors nur geringfügig reduziert.

Link zur Grafik: http://i432.photobucket.com/albums/qq42/eisenmeteorit/Astro/M1_zps7ftha1w7.jpg
Link zur Grafik: http://i432.photobucket.com/albums/qq42/eisenmeteorit/Astro/M2_zpsyu4lyoda.jpg

Die Elektrik:

Hier ist der Verdrahtungsverlauf von 1 bis 12 dargestellt.
Die Orte der Übergabe an den nächsten Rahmen sind jeweils die Lagerstellen. Position (6) zeigt die Stelle, unter der sich Motor befindet. Das positive Potenzial verläuft von (1) nach (6), das negative von (6) nach (12).
Das Peleng kann wahlweise über 6 Mignonzellen (9V) oder über einen Adapter (12-24VDC) betrieben werden.

Link zur Grafik: http://i432.photobucket.com/albums/qq42/eisenmeteorit/Astro/E1_zpsqq549l9q.jpg
Link zur Grafik: http://i432.photobucket.com/albums/qq42/eisenmeteorit/Astro/E2_zpsyyovkjyc.jpg
Link zur Grafik: http://i432.photobucket.com/albums/qq42/eisenmeteorit/Astro/E3_zpsgwb3fqly.jpg

Dieser interessante Aufbau hat mich dazu veranlasst, mehr über die Technik dieser Geräte zu erfahren.
Das Zeiss 20x60 S kommt ja ganz ohne Spannungsversorgung aus. Hier sind es wohl Gegengewichte und Federn, die die Schwingungen kompensieren.

Viele Grüße
Frank
 
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Danke für den interessanten Artikel, Dominique.

Was ich so lapidar mit ".. Gegengewichte und Federn .." umschrieben habe, ist wohl doch etwas aufwändiger als von mir vermutet. So wie ich es verstanden habe ist also ein 4-faches Federgelenk für die Kompensation der "hochfrequenten" Schwingungen und eine Wirbelstrombremse für die Dämpfung der Prismenaufhängung verantwortlich.
Interessant ist auch der letzte Satz der Schlussbemerkung.
Hier noch ein Foto der Innenansicht des Zeiss 20x60 S (die Abbildung befindet sich weiter unten)

Im Zuge einer Internetrecherche nach der von Dir eingebrachten Zeiss-Schrift habe ich folgende Publikation von Dirk Dobermann aus dem Jahre 2012 als pdf-Download gefunden:
Stabilisierung der Bildlage abbildender optischer Systeme
(Universitätsverlag Ilmenau 2013)

Leider sind die gemütlichen Tage zwischen den Jahren vorbei, so daß das Buch noch etwas warten muss.

Ein frohes neues Jahr
Frank



 
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Zitat von Eisenmeteorit:
Danke für den interessanten Artikel, Dominique.

Was ich so lapidar mit ".. Gegengewichte und Federn .." umschrieben habe, ist wohl doch etwas aufwändiger als von mir vermutet. So wie ich es verstanden habe ist also ein 4-faches Federgelenk für die Kompensation der "hochfrequenten" Schwingungen und eine Wirbelstrombremse für die Dämpfung der Prismenaufhängung verantwortlich.
Interessant ist auch der letzte Satz der Schlussbemerkung.
Hier noch ein Foto der Innenansicht des Zeiss 20x60 S (die Abbildung befindet sich weiter unten)

Im Zuge einer Internetrecherche nach der von Dir eingebrachten Zeiss-Schrift habe ich folgende Publikation von Dirk Dobermann aus dem Jahre 2012 als pdf-Download gefunden:
Stabilisierung der Bildlage abbildender optischer Systeme
(Universitätsverlag Ilmenau 2013)

Leider sind die gemütlichen Tage zwischen den Jahren vorbei, so daß das Buch noch etwas warten muss.

Ein frohes neues Jahr
Frank
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Wenn ich die von Dir verlinkte Doktorarbeit richtig interpretiere, dann werden wir in absehbarer Zeit mit einem neuen passiv stabilisierten Fernglas von Zeiss rechnen duerfen, das etwa 15x vergroessern wird, eine Knickbruecke haben wird und kompakter/handlicher sein wird als das 20x60. Danke fuer diesen interessanten Link!

Viele Gruesse,
Holger
 
Ja Holger,

der Text führt in die Richtung eines neuen Glases, das wohl das Conquest als Basis zeigt. Ich habe mir das Buch einmal bestellt.
Apropos Buch: Bist Du der Autor des Werkes "Handferngläser, Funktion, Leistung, Auswahl"? Wenn ja, dann wärst Du für den Funken verantwortlich, der bei mir von den mikroskopischen Gerätschaften auf die Fernoptik übergesprungen ist und dort einen Flächenbrand verursacht hat. Danke!

An die Leser dieses Fadens hätte ich eine Frage, die mich schon lange beschäftigt:
Es geht um die Verstellung der planparallelen Platten in den Canon IS-Gläsern.
Lt. Seite 24 des Buches "Stabilisierung der Bildlage abbildender optischer Systeme" werden die Fenster der Vari-Angle-Prism über eine horizontale und eine vertikale Achse verstellt. Ist das in den Gläsern auch wirklich so verbaut? Ich meine im Netz einmal eine Abbildung gesehen zu haben, auf der, entlang der Plattenfassung, mehrere ?Magnete? montiert waren.

Ein Problem dieser verstellbaren Prismen ist die Korrektur der Abbildungsfehler im nicht parallelen Zustand - vielleicht ist deshalb die Kompensation bei diesen Gläsern mit +/- 0,7° so gering gewählt -, eine achromatische Korrektur durch zwei hintereinander geschalteter Prismenbalgen ist in diesem Patent aufgeführt:
US000003514192A
(auf der Seite bitte oben rechts auf "Volldokument laden" klicken)
Evtl. könnten die Zwischenräume auch mit Immersionsflüssigkeiten unterschiedlicher Brechungsindizes gefüllt sein.

Es bleibt den Besitzern der IS-Gläser nur zu wünschen, dass das Gummi der Prismenbalgen langlebiger ist, als das der Gehäusebeschichtung. :smiley60:

Viele Grüße
Frank

 
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Hallo Frank,

an diese Abbildung mit den Elektromagneten kann ich mich auch erinnern. Dennoch reichen 2 Achsen aus, um die erforderliche Verkippung der Platten zu erreichen.

Das Buch "Handfernglaeser" ist von mir, und es freut mich zu hoeren, dass es Dich inspirieren konnte - zu Wechselwirkungen und Nebenwirkungen (insbesondere auf die Brieftasche, bei einsetzendem Fernglasfieber) kann ich leider keine Verantwortung uebernehmen :-)

Viele Gruesse,
Holger
 
Interessantes Material, aus meiner Sicht noch ein paar praktische Anmerkungen, die mir in den Jahren vor die Füge gefallen sind, als ich selber mit dem Vertrieb von bildstabilisierender Ferngläser zu tun hatte.

a) Anwendung
Als Himmelsbeobachter ist mir ein Stativ mit Fernglas immer noch lieber - da kann ich mehr Öffnung oder mehr Vergrößerung oder mehr Sehfeld oder alles haben. Aber ich gebe zu - auf Knopfdruck bei freihändigem Sehen plötzlich ein ruhiges Bild zu haben, ist einfach cool und bringt die (Mit-)Menschen zu staunen. Ich persönlich sehe da die Stabis aber eher bei den Naturbeobachtern, die auf Mittragen von Stativen bei Exkursionen verzichen können.
Der eigentlich Hintergrund von Stabis ist natürlich ein ganz anderer - getrieben wurde die Technologie wie auch andere Bereiche der Optik von behördlichen Anwendungen - denn hier hier geht es oft darum, von einer beweglichen Plattform aus (Auto / Boot / Hubschrauber / Flugzeug) aus zu beobachten. Klar, dafür gibt es auch fest installierte Lösungen, die sind nun aber einmal ganz schnell um den Faktor 10 - 20 teurer als Stabis. Hinzu kommen taktische Vorteile.

Technologien
a) Kreiselstabilisierte Ferngläser
In Sachen Bildruhe die beste Lösung, funktioniert immer, sobald man den Kreisel auf Touren hat. Ganz egal, ob man über Kopfsteinpflaster rumpelt (nicht als Fahrer benutzen!) oder es den Heli schüttelt oder kabbelige Düng das Boot triezt - das Bild steht. Es gibt Qualitätsunterschiede, mir waren die russischen und weißrussischen Modelle abgesehen von den lausigen Vergütungen immer etwas zu "schlingernd" - aber besser als gar nichts. Fujinon und Fraser-Volpe haben da mehr Bildruhe (ja, ich war bei Fujinon, ja, die fand ich vielleicht noch einen Tick besser, aber egal...). Sehr eindrucksvoll auch die Kombination mit Restlichtverstärkern, die geht mit keinem anderen Stabi.
ABER:
- Die Technologie ist sehr teuer.
- Die Geräte sind unhandlich.
- Die Kreisel haben eine begrenzte Lebensdauer (wie alle mechanischen Bauteile). Der Behördenkunde kann damit Leben, er hat Service- und Wartungskosten an vielen Stellen. Eine Amateurbeobacher möchte sein Equipment für 20 Jahre nutzen können.
- Der Stromverbrauch ist relativ hoch.

b) Zeiss-Stabi
Stromfrei, sofort einsatzbereit, 20faches Binosehen freihändig - sehr schön.
ABER:
- sehr reparaturanfällig (zumindest bei Leuten, die das Teil täglich nutzen wollen / müssen)
- Bild schaukelt sich - je nach Fahrzeug - auf und kommt gar nicht zur Ruhe
- Preis -> aber ist halt Zeiss - mit einem sehr guten Service anbei
- Optik - hab ich nie objektiv genug gegen andere Gläser verglichen, aber ich hatte immer den Eindruck: Das kann Zeiss besser.
Ich könnte mir vorstellen, dass Zeiss bei neuen Geräten das Thema Reparaturanfälligkeit angehen wird...

c) Fujinon Techno-Stabi
Auch schnell einsatzbereit, deutlich billiger als Zeiss, allerdings ist auch die Optik nicht ganz so gut. Regariert nicht so gut auf kurzfrequente Vibrationen, ist aber auch in erster Linie für große Amplituden wie z.B. auf See ausgelegt.
Wenn man auf konsequentes Abschalten bei Nicht-Gebrauch achtet, dann sind die Teile auch richtig robust. Was die Teile nicht mögen: Wer von Berufs wegen z.B. Hochspannungsleitungen kontrolliert, den werden die Wechselspannungseinflüsse richtig kirre machen...

d) Canon
Hat nicht so große Stabilisierungsbereiche wie Techno-Stabis, aber das spielt bei statischen Anwendern natürlich keine Rolle. Die Optiken sind größer als vergleichbare Fujinons, also auch ein helleres Bild - trotzdem macht sie die Konstruktion noch schlanker und haptisch besser. Grundsätzlich finde ich es gut, dass Canon, auch weiterhin in Stabis investiert - denn eigentlich ist der Fernglasmarkt für die Japaner nur eine absolute Nische.

Ich denke, dass man auch weiterhin an bildstabilisierenden Lösungen arbeiten wird - bei allen versuchen, dass auf rein elektronischem Wege (= Echtzeit-Bildverarbeitung) zu lösen. Gerade Fujinon und Canon haben durch ihr Objektiv- und OEM-Geschäft genug Gründe für Weiterentwicklungen, die ja auch schon im Bereich einfacher Amateurkameras richtig gut funzen.

So, Pause...aber musste ´mal sein. Ist ja gerade einer jener Threads hier auf a.de, bei denen es sich lohnt, von oben nach unten zu lesen...

Gute Nacht,
Stefan Korth



 
Hallo Stefan,

vielen Dank für die tolle Zusammenfassung!

Ich nutze meine stabilisierten Canons bei Tag und bei Nacht und geniesse es, dass sie in beiden Disziplinen glänzen.
Will ich das letzte Quäntchen herausholen wandert das 15x50 aufs Stativ.

Bei CN war gerade ein Direkter Vergleich des Zeiss mit einem (natürlich nicht stabilisierten) Nikon 18x70 zu lesen, das Nikon war am Nachthimmel klar überlegen.
Ich denke, dass Zeiss mit dem 20x60 primär Naturburschen und Jäger bedienen wollte und dafür ist das Glas auch optimiert.

Eine Zeitlang wollte ich nichts anderes als stabilisiert Gläser aber inzwischen hat sich das wieder relativiert.
Kleine Gläser mit geringer Vergrösserung unter 8x brauchen eh keinen Stabi und bei viel Öffnung und weitem Feld geniesse ich inzwischen auch wieder die Ruhe am dem Stativ.

Für das ungebundene Milchstrassensurfen bei mittleren Vergrösserungen gibt es für mich aber nicht besseres als die Canons.

Jochen
 
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