CN110226322A - 模块化光学拍摄系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化的光学拍摄系统。在此涉及用于图像拍摄、稳定和校正的紧凑的、可灵活配置的和可扩展的系统构造组件，所述系统构造组件具有光学观察设备，所述光学观察设备可设置在优选柱形的壳体设计方案的区域中。拍摄系统构成为，使得能够实现围绕光学轴线的至少完整的旋转的精确的、无间隙的和无摩擦的机械校正和/或对法兰距的精确的和无间隙的调节。

Description

模块化光学拍摄系统

本发明涉及一种用于图像拍摄、稳定和校正的系统构造组件，其具有光学观察设备，所述光学观察设备可设置在壳体设计方案的区域中。

发明背景

自从市场引入运动相机并且由于数字图像传感器的快速发展，对运动图像的高质量拍摄的愿望从新的角度在非常有限的空间条件和快速的运动进程中引起对相机和进行稳定的机械系统的明显的小型化需求。

此外，经由社交媒体和因特网不断增长的国际联网和通信引起：这样拍摄的图像和视频被越来越多地未经处理地继续使用，由此大幅增加了在拍摄期间对图像数据的处理需求。因为轻微抖动的图像对品质感有极强的负面影响，因此大多数相机系统在所述处理的范围中就已经将所拍摄的图像数据在内部以全电子的方式稳定。然而，这具有下述缺点：最大可能的分辨率的一部分不能用于输出。出于空间原因和成本原因，在输出或存储图像数据之前，附加地进行所述图像数据的内压缩。

与此相反，存在机械校正系统，所述机械校正系统虽然能够完全地充分利用图像传感器的可用表面，然而一方面仅补偿由手的运动引起的抖动，或者另一方面仅能够将倾斜稳定，并且此外由拍摄设备和透镜构成的整个系统既不能以足够的程度小型化也不能实现实时的稳定化。然而，关于之前描述的新要求，尤其是由室外环境中的运行中得出的新要求，这些方法必须归类为是不适宜的，因为通过系统同样地既不能稳定完整的旋转也不能稳定较大的倾斜和抖动。此外，尤其是用于补偿整个相机系统(所谓的稳态相机系统)的倾斜的系统通常构成为非常大的并且还没有受到足够的保护以免于外界影响。

现有技术

下面给出当前现有技术的简要概述以及技术解决方案的缺点和关于随后描述的本发明的为此提交的专利和公开文献。

总之可以说，用于稳定和校正所拍摄的照片和视频数据的目前的系统通常能够分为两组。

在此存在下述系统，所述系统能够借助数字方法来校正抖动和不期望的旋转。为此，借助于电子传感器，如陀螺仪、加速度和磁传感器等来记录壳体或成像单元的相应的倾斜和抖动。然后，借助于中央计算单元处理这样获得的传感器数据并且确定抵消振动和倾斜的进行稳定的校正。然后将所述校正数字地应用于所拍摄的图像和视频数据，意即，材料在内部转动、运动和输出，而无需执行机械校正。所述方法的较大缺点是，所记录的图像数据经常被非常强地裁剪，这引起，与可用的传感器面相比输出的格式大小受到严格限制。出于该原因，所述方法仅适用于非常小的校正，如由相机的手动操作引起的振动和小的抖动。然而，关于随此提交的本发明，仅为了完整起见，所述系统构成有数字校正，因为工作原理决定性地基于传感器辅助的机械校正方法，如在下文中详细考虑的。

不期望的旋转和抖动还能够通过如下方式校正：借助于机电系统确保，成像单元的侧边缘分别平行地、在理论上的理想情况下与所投影或所拍摄图像的相应边缘相符进而被完全照亮。

在对现有技术进行检索的背景下，下述公开文献被作为相关的进行分析：

1.US20050001906A1，2.US20060098967A1，3.US20140347506A1，4.US20060098967A1，5.WO2009060624，6.US4615590A，7.US20120218428A1，8.US5825545A，9.JP2004295027A，10.JP2004226956A，11.US20100215353A1，12.WO2012153281A1，13.JPS6399680A，14.JP2013009107A，15.JPH09261524A，16.JPH0630327A，17.US20090245774A1，18.JP2010128386A，19.JP2008065163A，20.JP2007241254A，21.US20020080242A1，2.DE102004045430A1，23.US20060284495A1，24.US20090251551A1，26.DE19942900A1，26.US20150036047A1，27.JP2006337680A，28.US20050276589A1，29.US2012024981A1，30.US2003067544A1，31.US20120249814A1，32.US2011050921A1，33.US2006067660A1，34.US20060064884A1，35.US20050270379A1，36.JP2008116836A，37.US2010309323A1，38.US220100157074A1，39.US2003076421A1，40.JP2007096493A，41.JP2007110449A，42.JP2009003010A，43.US20030077082A1，44.US20060104633A1，45.DE102013004849A1，46.US20160028844A1，47.JP57099874A，48.JP2012103376A，49.JP2012103373A，50.WO2010044197A1，51.JP2008116836A，52.JP2010114874A

如在公开文献1-10中所描述的，能够通过如下方式实现旋转和抖动的机电校正：通过运动的透镜(组)、棱镜或反射镜引起光路的改变，从而补偿倾斜或抖动。在一些情况下，图像拍摄单元本身也(附加地)运动(参见公开文献编号：9、11-36、46、48和51)。

具有所述校正系统的大多数相机使用线圈结合永磁体或压电执行器，以移动光学元件或图像传感器，如在公开文献编号：16-19、22、27-30、32、37、46、48-50和52中示例性地描述的。这种执行器的使用尤其允许元件在平面中的精确平移定向，尽管也仅在非常有限的范围中。此外，纯轴向平移的组合，在精确控制和同步以及无间隙地支承的前提条件下，能够执行精确的平面旋转。因为引发运动的线圈的几何成型和放置在大多数情况下同样在一个平面中进行，因此也仅能够执行具有明显小于360°的受限制的路径的平面平移和旋转。

在公开文献编号26和47中描述了用于移动光学元件或图像传感器的替选方式。在此，校正旋转经由马达的传动装置进行。这种结构是不利的，因为通过使用传动装置将附加的间隙引入运动学系统中以将马达的旋转传递给图像传感器。传动装置由于所基于的物理作用原理原则上具有间隙，进而被归类为不精确的且易于振动和晃动的。这引起：即使在静止时在校正之后图像传感器的所求出的和接近的位置仍然始终具有间隙进而是可移动的。在此，既不能以电子的方式也不能以传感的方式提供补救措施，因为间隙引起电子设备的持久的补偿尝试，这表示位置传感器数据的背景噪声增加并且附加地引起增大的电流消耗。不能持久地保持精确的位置。这是可能的不清晰的和较差的成像质量的原因，尤其在受到振动的环境中。此外，在运行时能够考虑到在方向变换时的延迟，因为首先必须越过间隙直至接触相对置的螺纹侧面，在此之前传动装置能够沿相反方向传递所述运动。由于传动装置的受到摩擦的工作原理，在此附加地还考虑到呈磨蚀形式的磨损，使得可预期问题的增加。最后，所描述的机械结构表示整个系统大小的增加。

此外，许多系统不具有精确的或使用寿命长的机制。对此的代表能够考虑公开文献编号：14、20、27、36、37和49-51。在此，位于光路中的组件经由刚性滑动面支承靠到固定的止挡件或壳体上。然而，因为滑动支承件由于物理的作用原理而基本上同样具有间隙，因此不能精确地引导运动。这种间隙在低振动的情况下由于磨损和磨蚀的增加已经会引起精度损失。总之，滑动支承件尽管具有精确的机械装置，但仍具有非常易受振动影响的不准确的基座，使得可一并考虑传感装置和机械装置的持久性的补偿工作，这引起精度损失和电流消耗增加。

为了抵消这种情况，需要遵循不同的方式。理论上最好的解决方案之一是机械结构的预紧结合滚动支承件的使用。然而，在实践中，由于相机系统的持续发展的小型化，在最常见的情况下放弃了这种元件的使用，如在公开文献编号：11-16、18、20-27、31、39和46-52中所发现的。一些发明已经认识到这个问题和集成有用于预紧的元件，然而构成为大幅缩小的或局部限制的，使得不能实现最佳的技术效果。对于运动学或机械系统，这被视为是不利的。

为此，对于这种在各个逐点作用的弹簧上的这种预紧力的示例能够考虑公开文献编号：29、32和38。这种技术实施方案引起，传感器平面不是均匀地预紧的，这通过制造公差附加地加强。此外，在公开文献编号：23、29和31中描述的发明使用一些单独的滚动体，所述滚动体分别支承靠到局部受限的滚道上。除了非常受限的运动范围以外，材料和几何结构以及少量的滚动体支承座同样引起图像传感器平面的不均匀支承。在发生振动和冲击的情况下，现在通过上述实施方案会引起较差的图像质量和不清晰。对此的原因在于，传感器平面相对于成像透镜系统的倾侧和/或位移，这由于弱的、不均匀的预紧和支承引起。

此外存在技术方案(参见公开文献编号：19和28)，其将弹簧支撑在是外壳体一部分或与所述外壳体刚性连接的结构上，以用于对成像单元预紧。这具有下述缺点：必须被克服的弹簧力(与方向相关地)抵消传感器面的校正运动。这一方面使得需要较大地确定尺寸的执行器，并且还在运行期间引起更高的电流消耗。此外，为了能够实现多于360°的旋转，为此弹簧还必须自某一点起一起转动，因为附加地必须克服在弹簧和支撑结构之间的摩擦，以便执行期望的运动。在任何情况下，在所述系统中，旋转运动能够被归类为受影响的，因为所述旋转运动在任何时间都受到阻碍或者由于不利的机械结构而被排除。附加地，通过在弹簧和弹簧止挡面之间引起的摩擦产生止挡面的磨蚀。

允许最小360°的完全旋转的系统示例性地在公开文献编号11-16和47中描述。尤其，如上所述，不利的运动学和机械结构以及补偿间隙的组件的缺失在此也被强调为是不利的。

必须补充的是，包含校正单元以用于补偿振动和倾斜的所有研究和描述的系统不能后续地调节从成像表面到成像的光学系统(透镜等)或透镜的支承面的间距。因此，既不能补偿稳定外观、制造公差和磨损，也不能精确地(再)调整法兰距。结果是所拍摄的图像的不清晰度增加。代替于此，研发多种措施以便规避这种调整。所述措施能够分配给两种基本方式：具有固定的光学元件和进而具有固定的焦距和清晰度的刚性系统，以及允许改变光学元件以调节变焦和清晰度的系统。

对于第一种方式为此能够示例性地考虑在公开文献编号：11-13、15和30中的非常基础的实施方案。在此，由透镜构成的成像系统以距图像传感器固定的间距固定在壳体上，使得仅一次校准(在首次安装时)就可以。因此，光学元件相对于彼此的位置能够不被改变，这引起固定的焦距和清晰度。对外部环境的适配、例如通过可更换透镜对外部环境的适配因此是不可能的。

除了经由线圈和永磁体或压电执行器移动图像传感器以外，尤其使用另外的运动学和机械结构。所述另外的运动学和机械结构示例性地在公开文献编号：13和15中描述。机械系统的承载图像传感器的结构在此经由滚珠支承件直接支撑和支承在包含透镜的管或壳体上，使得图像传感器能够在成像的光学系统后方的径向固定位置处自由运动以进行校正。然而，缺失机械预紧引起沿相对于成像透镜系统的轴向方向的支承间隙。在校正运动期间，能够改变从图像传感器至光学系统的距离，这除了不安定的行进以外还引起变化的不清晰度，其在外部的振动和冲击的影响下会增加强度。

为了排除由于支承间隙引起的之前描述的不清晰，在许多发明中，成像单元与成像光学系统牢固地连接并且一致地均匀地支承。该方案示例性地在公开文献14、18-20、26、39和51中实施。然而，这意味着：必须移动现在包括完整光路的成像系统，以进行校正。这代表一个较大的缺点，因为一方面所述成像系统的惯性需要比仅必须移动成像单元的系统明显更大的执行器。另一方面，这种结构尤其在以长的路径和旋转快速校正的情况下被归类为迟缓的，这使得实时补偿振动和倾翻是可行的。此外，在光路中能够调整元件(例如透镜、透镜组等)的功能组件必须附加地固定在成像系统上。结果是在校正时要运动的总重量的进一步增加。除了增大整个系统的外部尺寸以外，从中得出校正运动的惯性增加和更大执行器的必要性。最后，成像光学系统与图像传感器的固定的、不可松开的连接防止光学元件对不同照明条件和要求的模块化适配。不可行的是，经由接口(卡口)固定其它透镜。

为了能实现相机系统的这种模块化适配，在一些研发(参见公开文献31)中为此集成有机械接口。因为该卡口通常在可移动的图像传感器之前与壳体机械地牢固连接，在此存在可能性：安装可更换透镜，而不会影响图像传感器的校正机械装置。然而，构造有卡口的并且附加地包含用于补偿振动和倾翻的机电单元的所有这些系统不具有预紧的支承装置，所述支承装置此外不能校正完整的旋转。此外，这些系统中的任何系统都不能实现(后续地)精确调节在图像传感器面和卡口连接法兰之间的法兰距(Auflagemaβ)。尤其，基于所谓的刚性-柔性板的相机系统都不具有集成的并且根据当前标准识别的、确保防止松动的用于(后续地)调节和固定法兰距的精确机械装置。

成像单元与卡口牢固地连接并且一致地机械支承的系统具有类似的问题和如前所述的缺点。在此也可能发生，必须使用大而重的透镜。所述透镜在其安装之后是成像系统的组成部分并且在校正时同样必须一起移动。用于调节变焦和清晰度的功能组件也必须附加地外部固定在整个成像系统上，这能够引起，内部的校正驱动确定尺寸为太弱的，而不能执行整个成像系统的(实时的)完整的校正运动。为了在空间中发生大的运动时稳定和补偿整个相机的取向和位置，使用外部的操纵系统。所述系统称为稳定相机系统并且除了用于确定空间中当前取向的位置传感装置以外，主要包括：三个执行器组件，每个空间运动轴线各一个。在此，所述组件中的每个组件能够通过旋转执行限制于相关联轴线的位置补偿。通过这些单独的校正旋转的围绕纵轴线(滚动)、横轴线(俯仰)和垂直轴(偏航)的叠加，在此能够补偿空间中的任何运动，使得相机壳体平行于水平线定向。在图像传感器相对于相机壳体的取向之间的关系已知的前提条件下，因此在理想情况下所拍摄的图像的水平线能够垂直于重力方向定向。

为此对现有技术的检索得出，这种系统(参见公开文献编号：40-44)有时非常庞大和笨重地构成。还必须补充的是，能够补偿围绕光学轴线(滚动轴线)的相机壳体的完整旋转的少数系统不具有完全封装的结构以防止外部影响的结构。示例性地对此能够考虑公开文献编号45。在这种情况下，不存在对运动元件(例如，相机平台或相机头)的保护，使得不能防止由于外部影响引起的对自由校正运动的损害，这可能会引起完全遮挡。关于在此提交的发明能够概括出，已知不同的解决方案用于稳定光学元件或观察设备。然而，这些上述已知的结构显现为仅适用于相应寻求的应用。能够实现对至少一次完整旋转进行补偿的具有集成的机电校正系统的所有系统都能够具有不利的运动学和机械的结构以及缺失进行间隙补偿的组件。尤其，预紧的支承装置的弃用与具有间隙的机械装置相结合，使得既不能确保图像传感器的限定位置，也不能补偿制造公差、稳定外观和磨损，这引起不安定的行进，以及所拍摄的图像的不清晰度增加。此外，绝大多数校正系统的非常受限的运动范围归因于局部线圈与永磁体、压电执行器或局部限制运动的支承装置的结合使用，使得所公开的这些具有校正机械装置的相机系统不能够实现完整的旋转。光学构件的受到摩擦且部分不均匀的支承装置的使用由于磨损增大和附加间隙的趋势而进一步加剧了这些问题。同样因为，缺少能够校准和重新调整图像传感器距成像透镜系统的间距的元件，尤其是在能够经由卡口实现可更换透镜的使用的系统中，这阻碍了对法兰距的进而对所拍摄的图像的清晰度的精确调节。最后确定，当前不存在包含下述系统构造组件的可小型化的相机系统，所述系统构造组件能够实现内部功能模块的灵活组合，使得能够实现对计划的使用和期望的功能范围所定制的、协调的和可转换的相机系统。

发明目的

本发明所基于的目的是，提供一种用于图像拍摄、稳定和校正的系统构造组件，所述系统构造组件具有光学观察设备，所述光学观察设备能够尽可能多样化地在高精度的情况下使用并且根据需要可适配于各种不同的透镜。

本发明的一般性说明

所述目的根据本发明通过具有权利要求1所述特征的技术方案来实现。此外，所述目的同样借助具有权利要求3所述特征的系统构造组件来实现。

根据本发明的用于图像拍摄、稳定和校正的具有设置在壳体设计方案区域中的光学观察设备的系统构造组件具有观察技术装置，所述观察技术装置具有包括成像表面的图像拍摄单元。图像拍摄单元在此可沿光学轴线移动地并且在由弹簧元件引起的机械预紧的作用下无间隙地支承。观察技术装置还与用于调节法兰距的至少一个功能单元配合作用，使得通过图像拍摄单元沿着光学轴线的轴向位移能够实现或已实现对法兰距的无级可调节性。

因此，能够精确地调整法兰距，所述法兰距通常描述图像拍摄单元或图像传感器的成像表面距成像光学系统(透镜等)或镜头的支承面(所谓的镜头安装面或镜头支承面)的间距。法兰距的调整也能够在安装任意构成的透镜之后执行。镜头安装面优选设置在外部结构模块或构成壳体至少一部分的另一构件的区域中。

通过无级地调节法兰距，与常规地使用中间环或其它“分立的”间隔元件相反，能够调节适配于相应透镜或其它光学元件的最佳图像清晰度。

通过弹簧元件引起的机械预紧确保了至少图像拍摄单元的无间隙支承。因此给出图像拍摄单元的精确轴向定位，尤其是在系统构造组件运动和/或晃动时也如此，使得确保图像清晰度的最佳调节。

优选地，光学轴线在中心伸展穿过图像拍摄单元，并且尤其在中心伸展穿过系统构造组件的使光透射到图像拍摄单元上的孔眼开口。

下文中用“成像单元的光学轴线”和用“透镜连接法兰的光学轴线”描述的轴线与上述光学轴线关于在此描述和示出的实施例和实施形式方面相同。此外，光学轴线与“Z轴线”相同。表述“在Z方向上”和“沿着光学轴线”在下文中同义地使用。

此外，“位置”描述了图像拍摄单元和/或整个系统和/或其一部分的定向，所述定向可通过围绕尤其与光学轴线重合的滚动轴线转动而变化。其在下文中也称为“Z轴线”。相反，“取向”表示图像拍摄单元和/或整个系统和/或其一部分在空间中的三维空间定向，所述“取向”可通过围绕滚动、俯仰和/或偏航轴线的转动而变化。

优选地，所述系统构造组件包括数码照相机和/或数码相机作为观察设备。

在另一根据本发明的设计方案中，图像拍摄单元或图像传感器可围绕光学轴线转动地以及在由弹簧元件引起的机械预紧的作用下无间隙地支承。在此，观察技术装置与调节机构或调节单元配合作用，使得图像拍摄单元在以任意位置保持的整个系统中通过围绕光学轴线旋转可定向或已定向到相应的例如水平的拍摄位置上。在这种情况下，调节机构能够补偿大于±360°的枢转角度。因此能够确保图像拍摄单元的持久的、尤其是水平的拍摄位置，使得能够实时补偿倾斜以及完整的和超出的旋转，并且所述系统能够利用图像拍摄单元的完整可用的图像拍摄表面。

在此，垂直于重力方向的平面用作水平参考平面。图像拍摄单元定向到预定的拍摄位置尤其能够独立于整个系统的取向来进行。

机械预紧防止，在转动-校正运动期间改变成像表面距镜头安装面的间距。因此确保了校正运动的平稳运行以及保持不变的图像清晰度，尤其是在外部振动和/或冲击的影响下。

因此，开始提及的目的同样通过具有权利要求3所述特征的技术方案实现。

在本发明另一优选设计方案中，用于调节法兰距的功能单元的功能面构成为，使得可实现或已实现法兰距的确保抵抗调节的可调节性。在此提出，为了固定所调节的法兰距，将用于调节法兰距的驱动元件和功能单元的调节单元的力配合和/或形状配合的连接构成为，实现至少一个固有的自锁装置。由此实现了图像拍摄单元的仍然安全的定位。优选的是，用于调节法兰距的功能单元在此由以限定的间距力配合和/或形状配合地作用的调节元件例如基于齿部构成。尤其，用于调节法兰距的功能单元在此包括至少一个自锁的蜗轮传动装置。

在本发明的另一优选的实施形式中，观察技术装置包括机械基座和容纳图像拍摄单元的观察单元。观察单元在此可沿着光学轴线相对于机械基座移动地并且在由弹簧元件引起的机械预紧的作用下无间隙地支承。由此，移动所述系统构造组件的仅相对小的部分以调节法兰距，由此能够更精确地执行所述调节。尤其不需要的是，整个观察技术装置轴向地一起移动，使得其能够经由机械基座相对于镜头安装面固定。

在本发明的另一优选的设计方案中，用于调节法兰距的功能单元集成到观察技术装置中并且至少部分地相对于机械基座固定。由此能够实现紧凑的结构类型。此外，由用户或由集成马达引入的尤其旋转的调整运动的力传递在尽可能小的空间中进行，由此正面地影响法兰距的调节精度。其中，用于调节法兰距的功能单元至少部分地相对于机械基座固定，应理解为：除了至少一个可平行于光学轴线移动的调节元件以外，所述功能单元相对于机械基座固定。

优选地，功能单元在此包括优选自锁的蜗轮传动装置，所述蜗轮传动装置相对于机械基座固定并且与可移动的调节元件(尤其是螺纹件)配合作用。

在本发明的另一有利的设计方案中，观察技术装置构成为用于，使得观察单元的运动自由度局限于平行于光学轴线的平移。优选的是，观察技术装置构成为用于，通过用于调节法兰距的功能单元的调节元件、尤其是螺纹件的运动轴线的空间平行错开，将观察技术装置的运动自由度局限于平行于光学轴线的平移。由此，尤其能够进一步抑制围绕光学轴线的旋转自由度，从而实现在法兰距的可调节性中的精度提高。替选地或者附加地，为了限制运动自由度能够设有配合弹簧结合纵向于沿光学轴线伸展的槽。

在本发明的另一特别优选的设计方案中，用于调节法兰距的功能单元构成为，使得由用户引入的例如旋转的调整运动转换成图像拍摄单元(或容纳图像拍摄单元的观察单元)沿着光学轴线的平移位移，进而能够实现对法兰距的校准。优选地，在此，齿几何结构将尤其由用户施加的旋转传递到尽可能相符地构成的配合齿几何结构上，所述配合齿几何结构又再借助于(例如螺纹的)另外的力配合和/或形状配合的连接引发图像拍摄单元的成像表面在光学轴线上的位移。因此，法兰距的调节能够通过唯一的由用户引入的调整运动舒适且精确地调节。优选地，图像拍摄单元的成像表面的表面法线在每个调节位置中平行于平移位移(在此平行于光学轴线)的运动轴线伸展。因此，尤其经由多个调节元件的尤其依次执行的调节来避免法兰距的耗费调节。

在另一有利的实施形式中，根据本发明提出，引发需要用于图像拍摄单元的无间隙地可转动支承的机械预紧的弹簧元件围绕光学轴线沿环周方向整面延伸地构成。由此实现，图像拍摄单元的成像表面被均匀地预紧，由此也在转动校正运动期间能够实现精确支承进而实现最佳的图像清晰度。

根据本发明的另一有利的实施形式，系统构造组件包括唯一的弹簧元件，所述弹簧元件引发机械预紧，所述机械预紧用于关于图像拍摄单元沿着光学轴线的可位移性以及关于其围绕光学轴线的可转动性无间隙地支承图像拍摄单元。所述弹簧元件能够实现沿着光学轴线的无间隙支承，其中，图像拍摄单元沿着光学轴线的平移和图像拍摄单元围绕光学轴线的旋转保持可行。因此，可实现具有少量构件的系统构造组件，其中提供可精确调节的法兰距和对倾斜以及完整旋转的精确校正。因此，所述系统构造组件不易发生故障。

开始提及的目的尤其也通过具有权利要求12所述特征的系统构造组件来实现。有利地，这种用于图像拍摄、稳定和校正的系统构造组件构成有光学观察设备，所述光学观察设备设置在优选柱形的壳体设计方案的区域中，使得整个系统形成功能单元，所述功能单元由多个在使用状态下通过机械预紧而无间隙地连接的以及可定向到可预定的拍摄位置上的功能模块构成，所述功能模块具有集成的观察技术装置。在此，图像拍摄单元可控地支承在功能单元的中央模块中并且相对于关于系统固定地设置在外部结构模块区域中的镜头安装面至少可轴向调节，使得与置于运行位置中的功能单元无关地，图像拍摄单元在其相应位置上可定向到相应拍摄位置上。

系统构造组件在此能够通过内部功能单元的灵活组合实现专用于相应的应用和期望的功能范围的智能观察系统的机构，而系统的各个操作功能可自动地和手动地控制。在此同样集成用于精确校正抖动、倾斜和完整旋转的机构，如(例如法兰距的)技术和几何参数的精确、可靠且确定的可调节性，和实现与几乎任意透镜和图像处理系统的原始互操作性。在此，通过在整个系统中添加或改变模块选择和模块位置，同样能够如预期那样简单地执行对改变的使用条件的系统内部适配。在避免或减少已知实现方案的缺点的情况下，在此在下文中示例性地阐述不同的实施方案。

基于此，本发明的装置构成为由专用模块构成的系统，所述系统能够容纳至少一个观察技术装置，包含至少一个控制组件，并且其功能单元能够可选地通过至少一个调节机构运动。

尤其提出，形成功能单元的组件设有数字照相机和/或数字相机作为相应的观察设备。

观察系统的“自动化的”操作可能性的设计方案提出，借助于至少一个集成的传感器的输出信号能够直接操作或控制图像拍摄单元的位置。尤其可设想，用于定位和/或调节观察技术装置的相应中间元件开启该另外的调节可能性，所述另外的调节可能性基本上与整个系统的安装位置无关。

为此，观察设备尤其插入与调节机构配合作用的并且围绕至少一个轴线可转动地支承的组件，使得至少一个360°的枢转运动是可行的。中央功能单元的该部分还提供功能单元彼此间在狭窄空间中最佳地紧凑的布置，其整体重心优选位于与光学轴线重合的运动轴线上。

与此相关，机械功能单元的预紧的支承必须被认为是同等重要的，由此一方面能够调节观察技术装置的成像表面距镜头安装面的间距，并且另一方面实现高精度的无间隙支承。因此确保了对不准确性、稳定外观、热延展等的可靠的自动补偿，以及图像拍摄单元和透镜连接法兰的光学轴线或可选的运动轴线的一致性。

为了进一步提高精确性和成像精度，尤其提出，集成有功能单元，所述功能单元用于校准透镜卡口的安装表面距观察技术装置的成像表面的轴向间距(所谓的法兰距)。对此起决定性的功能面在此能够构成为，使得通过用户施加的调整运动引发镜头支承面距图像拍摄单元的可牢固锁定的间距的轴向调节。除了高精度地调节所拍摄图像的清晰度以外，还能够实现补偿外部光学成像系统的不准确性。

所述装置的至少局部的壳体状的包络结构在此优选构成为，使得在观察技术装置的图像拍摄单元的区域中(例如借助相应可适配的或已适配的连接法兰)释放眼孔开口，使得透镜能够固定在使用位置中并且可借助至少一个相关联的控制系统操作，尤其操作为，使得所有调节机构的同样全自动和手动操作以及机动化的(结合附加地可确定或确定的调节模块)非机动化的透镜是可行的。因此能够实现最小的结构尺寸以及确保：透镜和调节系统可最佳访问地安装和操作并且能够与另外的组件理想地配合作用，而不会影响其它功能。

尤其已经证明为实际上重要的是，除了功能单元的模块化的、灵活的组合和整个系统的几何和技术参数的永久可调节性以外，至少观察设备能够选择性地借助于调节单元定位为，使得与装置的空间取向无关地可实现或已实现可(预先)确定的或已(预先)确定的相对于水平线的位置。

尤其提出，观察设备借助于集成到内部模块或功能单元中的传感器和由至少一个调节马达形成的调节机构而具有相对于预定位置的永久定向。

这种定向在此能够通过多个功能单元来执行，使得整个的、基本上自动化地完成的稳定化包括专门用于校正运动的各单个校正运动的叠加。因此，运动进程和操作动作的大的运动以及抖动和振动(尤其是与预定位置和光学轴线的永久关系)同步地校正和稳定。因此，常用的稳态相机系统等被替换用于校正相机的运动并且通过可自动化的或自动化地集成的系统替代。

此外，优选可设想，借助于另一功能模块至少在图像拍摄单元的光学轴线和透镜连接法兰的光学轴线之间(例如基于手动操作的制造和/或安装公差、振动等)在系统范围内附加地同步校正倾翻和/或偏差，

要理解的是，控制组件也能够设有可激活的控制程序，使得至少能够根据需要接通或切断观察情况的自动拍摄以及能够(至少关于图像局部、亮度和图像清晰度方面)控制和调节拍摄参数。同样可设想，能够由外部信号传输中启动相应的附加程序，进而能够触发在观察系统区域中的附加控制和调节功能。

要理解的是，所述装置尤其最佳地确定尺寸为，使得除了上述构件以外，供电装置(尤其是电池或蓄电池)也可集成或已集成到壳体结构中和/或所述装置此外能够连接到外部供电装置上。同样要强调的是，所有需要用于运行的信号线路(例如经由插接连接器或无线地)在任何时间能够独立于内部的、可移动的功能单元的当前位置和取向来寻址。

为了在恶劣的和尤其受到振动的环境中使用，此外尤其重要的是，功能单元的所有中央构件均在结构方面固定，以防止松动或自动或不经意的调节，并且所述装置至少在壳体状的组件和插接连接器的区域中形成密封系统，使得即使在高的外部压力下，也至少可靠地避免水和水蒸气以及固体或其它固态、液体或气态介质进入可运动的和电子的组件的以及光路的区域中。支撑壳体的优选至少局部地闭合的形状还能够实现通过可任意定位的承载装置安装其它设备以及将装置最佳地固定和在空间上与取向无关地安装到可自由确定的结构上。

优选地，为了保护整个系统抵御外部影响和介质，至少在壳体状组件的区域中设有至少一个密封元件，所述密封元件尤其一方面防止内部模块和/或中央功能单元的相应构成的槽，并且另一方面相对于至少一个被保护以抵御外部影响并且可更换的包络元件或包络结构的内部接触面起作用。

根据本发明的另一有利的设计方案提出，观察设备借助于至少各一个调节机构或各一个调节单元在内部模块或中央功能单元的区域中在其相对于水平线的位置以及其相应的拍摄参数(例如，图像局部、亮度和/或图像清晰度)方面可调节。在此，尤其为每个拍摄参数设有至少一个调节机构或调节单元。

根据本发明的另一优选的实施形式提出，系统构造组件包括至少一个能够与调节机构或与调节单元连接或已连接的集成的传感器，以用于定向图像拍摄单元的位置，其中，借助于所述至少一个传感器的输出信号能够直接操作或控制图像拍摄元件的位置。

在此，能够借助于由至少一个集成的传感器产生的输出信号，尤其基于对整个系统的空间位置和取向的检测，由至少一个系统电子设备来激活调节机构，以用于移动内部的功能单元进而能够实现基本上自动化的操作。

根据本发明的另一有利的实施形式提出，观察技术装置至少经由机械容纳部或固定容纳部与调节机构或与调节单元配合作用，使得包含图像拍摄单元作为所产生的功能单元的模块形成整个系统的一部分，该部分至少可围绕光学轴线枢转并且与镜头安装面至少在位置方面无关。

在本发明的另一有利的实施形式中，系统构造组件包括至少一个可适配的接口元件，以用于安装成像设备，所述成像设备至少部分地包围观察技术装置并且观察技术装置以被引导的方式支承在成像设备中，其中，观察技术装置和接口元件形成具有观察设备的全部功能范围的系统。

在此尤其提出，接口元件具有内部几何结构，所述内部几何结构根据观察技术装置的外部导向和安装面构成并且精确地定向，并且能够实现在机械基座区域中的精确定向和居中安装以及观察单元在光学轴线上的机械引导和调整的平移位移。

要理解的是，由于接口元件的在结构深度上集成到整个系统中并且至少可匹配于不同的图像技术系统和透镜的实施方案，能够实现安全的且易于实施的观察系统对相应应用的适配。根据本发明在此提出，将透镜可靠地固定在接口元件的眼孔开口区域中的安装面上。

根据本发明的另一有利的实施形式提出，具有所述至少一个可适配的接口元件和外部包络结构的观察技术装置构成作为完整观察系统构成的功能单元。

优选地，经由确定基本上任意的包络结构，能够实现对整个系统的根据需要的附加保护以抵抗外部影响。为此提出，尤其包络结构的至少一个内部几何结构构成为，使得观察技术装置的导向和安装面以及接口元件的外部形状至少以相同方向同轴地定向和居中，进而实现了对刚性和导向精度的附加优化。此外，由此能够实现对用于调节法兰距的功能装置的驱动元件的通过相应构成的开口释放的操纵器的附加保护，以用于校准法兰距以防止不经意地调节。

此外尤其可设想的是，操纵器具有功能面，所述功能面通过周围构件的相应开口被释放并且必要时借助于相应操作工具实现操纵器的旋转。

在壳体状区域中的至少机械结构的构造尤其附加地构成为，使得一方面设置用于将整个系统以基本上任意的取向固定在承载系统上，并且另一方面为了连接外部构件、设备、传感器等装入件例如设有安装几何结构。此外可设想的是，安装几何结构优选能够构成为卡口、螺纹或插接面。此外，经由力配合和/或形状配合地作用在外部包络几何结构上的承载元件能够实现整个系统以任意取向安装在承载系统上。

此外，在根据本发明的模块化系统构造组件的范围中，尤其作为重要的提出，将用于集成到整个系统中的观察技术装置借助接口与中央功能单元刚性地连接。为此可设想的是，接口具有机械基座的构成为导向和安装面的外部轮廓中的至少一个具有基本上一致的包围的几何结构，所述几何结构用于辅助观察单元在光学轴线上的机械引导和调整运动，以及精确定向和居中的安装。

此外优选提出，至少一个功能面能够固定在接口的外壁部的区域中，所述功能面能够借助于相应的固定元件(例如螺丝)经由开口用于根据需要相对于周围结构永久地锁定。

在此尤其可设想，通过观察技术装置的外部几何结构的和/或另外的至少部分包围的包络结构和模块的相应固有构型特征来取代接口的功能特性，使得观察技术装置在没有附加适配器或接口元件的情况下可有利地以被引导的方式容纳或已容纳，以及无间隙地和刚性地借助整个系统的至少一个可枢转的通过调节机构驱动的部分可确定或已确定。

根据本发明的另一优选的实施形式提出，包含图像拍摄单元的观察技术装置经由至少一个相应的弹簧元件无间隙地支承靠到至少一个镜头安装面上。

观察技术装置在此尤其借助至少一个压力面经由至少部分地包围观察技术装置的模块的止挡件的优选相应一致地构成的对应压力面和至少一个支承元件预紧靠到包围的模块的连接法兰上。尤其，观察技术装置还经由至少一个机械刚性的连接与调节机构配合作用，进而以中央功能单元的形式形成整个系统的一部分，该部分可至少围绕Z轴线或光学轴线枢转、精确地居中且无间隙地引导。压力面在此能够通过与观察单元刚性地连接的接口提供。

在本发明的另一有利的设计方案中，由至少单次折叠的系统板构成的功能单元的电子部件的构造组件可构成有局部柔性的连接。

在此尤其提出，位于刚性板元件的朝向镜头安装面的至少一侧上的图像拍摄单元的成像表面能够相对于至少一个另外的固定在机械基座区域中的刚性板元件和机械基座运动。以这种方式，能够利用具有柔性连接的单次折叠的系统板和刚性区域的优点，以及能够实现法兰距的通用机械可调节性。

在此尤其提出，包括至少一个刚性板元件的折叠板组有利地借助导热的间隔元件以精确取向的方式引导到至少部分地包围的包络几何结构中并且优选借助于压板牢固地相对于刚性观察单元固定，所述压板的导向面至少与机械基座有利地配合作用，使得观察单元的导向或运动轴线与图像拍摄单元的光学轴线完全一致。提供光学元件(例如滤波器)的可选固定以及对板组与折叠系统板后方元件的至少一个柔性连接的可选的、安全地保护以抵御有害屈曲的锁定。

要理解的是，用于调节法兰距的功能单元以可自由选择地定位在至少每个刚性区域上的方式对基本上任意折叠的板组起作用进而通过系统范围的可集成性实现在整个系统的构型中的最大灵活度和模块化。

此外，同样要理解的是，用于调节法兰距的功能单元也能够在构成有至少电子系统构造组件的情况下在没有柔性连接的情况下最佳地集成和使用。

根据本发明的另一优选的实施形式提出，具有用于校正相对于光学轴线的倾翻的功能单元的图像拍摄单元的支承是可扩展的或已扩展的。

优选地设有基于平行运动学机制的结构，由此尤其实现图像拍摄单元围绕成像表面中心的同样高精度的三维旋转。优选地，通过用于校正倾翻的功能单元还能够实现图像拍摄单元相对于镜头安装面的平移。

尤其，用于校正倾翻的功能单元具有至少三个调节元件，其中，经由调节元件的相应运动轴线上的轴向长度变化实现对图像拍摄单元的空间取向的基本上任意的操纵。

调节元件在此优选相对于彼此设置和支承为，使得图像拍摄单元的所描述的三维运动，尤其是容纳图像拍摄单元的头部组件的所描述的三维运动将由传感器监控的参考平面彼此间的间距之间的相对差异最小化，或者使其在精确校正的状态下等于零，进而能够可靠地补偿如此高频率的倾翻。

在这种情况下，法兰距的精确调节尤其经由成像表面的平移来实现，所述平移由调节元件的基本上均匀且有利地同步激活导致。在有利的实施方案中同样可设想的是，为了实现最佳的定位精度以及控制速度，使用相应的执行器，例如基于利用压电效应。

优选地，万向铰接件和/或实心铰接件用于以有利的无间隙的构型确定调节元件。

除了上述调节机构以外，可设想用于驱动或控制至少可移动地支承的组件的替选功能单元，所述替选功能单元能够构成为至少部分地包围要驱动组件的、在光学轴线上基本上固定或已固定的系统模块。除了(电)磁施加的运动以外，在此尤其可设想所谓的压电作用原理的有利利用。

优选地，系统构造组件包括具有集成的压电执行器元件的尤其基本上环形的压电功能单元，其中，基于所述压电执行器元件的智能同步化激励，产生在环周上游动的波形，所述波形经由由弹簧元件作用的预紧力将旋转运动例如传递到转子元件上。以这种方式能够实现在最小空间要求的情况下的最佳功率密度并且同时实现可精确控制且无需维护的调节运动。

根据本发明的另一优选实施形式提出，观察设备可经由容纳的、基本上一致的几何结构覆盖或被覆盖，尤其是，使得整个壳体状包络结构允许将透镜固定在与图像拍摄单元相关联的眼孔开口区域中。优选地，壳体状包络结构能够实现至少一个功能单元的固定，以用于控制基本上任意的透镜。尤其，壳体状包络结构能够匹配于或已匹配于基本上任意的透镜连接标准或法兰距标准。

优选提出，在保持全部功能范围以及电子和机械参数可调节性的情况下将可观察技术装置能够以基本上任意的保持几何结构固定或已固定。尤其，在这种情况下，透镜能够固定在使用位置中并且优选借助至少一个相关联的控制系统操作。在此，所有调节机构的同样的全自动和手动操作以及机动的，结合可附加地固定或已固定的调节模块，非机动的透镜都是可行的。因此，能够实现最小的结构尺寸，并且确保：透镜和控制系统都可最佳访问地安装和操作，并且能够与另外的组件理想地配合作用，而不影响其它功能。

根据本发明的另一有利的设计方案，为了对要拍摄的对象进行照明，在壳体状包络结构上设有至少一个至少局部地包围透镜的功能单元，以用于照明。在此，尤其能够调节至少一个发光元件的强度和颜色以及照明类型，并且能够实现要拍摄物体的最佳照亮，使得能够代替附加的(部分是复杂的)照明系统。此外，能够实现应用环境的照明，在所述应用环境中(例如由于空间原因)不能使用当前的照明系统。

尤其，功能单元具有接收和/或发送单元。因此，在本发明的另一设计方案中，在功能单元中能够集成有形成发射器-接收器系统的无线电控制装置，借助于所述无线电控制装置能够操作观察设备和/或另外的功能单元。优选的是，所述功能单元设有至少一个可经由无线电激活的控制程序。

在本发明的另一优选的设计方案中，系统构造组件包括用于旋转地传输信号的机电构件，所述机电构件构成为，使得所有输入和输出信号即使在尤其大于±360°的枢转角度下也可不受限制地调用和操作。优选的是，机电构件构成为，使得图像拍摄单元的成像表面，与环境温度、制造公差或外部影响无关地，在任何时间都处于距镜头安装面的可精确调节的恒定间距处。

优选提出，功能单元至少在构成为壳体状组件的模块区域中形成至少局部地流体密封的连接结构。因此，所述装置至少在壳体状组件的区域中并且尤其在插接连接器中形成这样密封的系统，使得至少可靠地避免水和水蒸气以及固体或其它固态的、液态的或气态的介质也在高的外部压力下进入可移动和电子构件的以及光路的区域中。

支撑壳体的至少局部闭合的形状在此还能够实现另外设备的安装以及将装置通过可任意定位或已定位的承载装置最佳地固定和在空间上独立取向地安装在可自由固定或已固定的结构上。

根据本发明的另一优选的实施形式提出，发送单元具有连接线路，所述连接线路通向至少优选设置在中央功能单元区域中的存储器部件，使得即使在图像拍摄单元的大于360°的不受限制的旋转运动的情况下也可执行信息传输。连接线路在此能够构成为有线的或光纤的连接，也能够构成为无线的连接，例如无线电连接。

优选使用同轴的信号线路用于信号传输。由此，能够将尤其小型化的滑环用作连接线路，所述滑环在当前常用视频传输速率下几乎无损耗地工作。此外，连接线路能够通过信号传输元件构成，所述信号传输元件使用常规的“电刷式接触部”(例如用于供电装置)以及光学和/或磁接触部(例如用于视频信号)。

尤其提出，朝向至少一个在中央功能单元区域中设置的存储器部件和/或朝向可更换的存储器部件传输信息。

优选地，用于信息处理和/或传输的根据本发明的设计方案设有至少一个相应的系统电子设备，所述系统电子设备基本上能够构成为控制内部和外部系统构造组件的功能单元，尤其至少设有控制单元，以用于调节机构相应地控制图像亮度、图像清晰度、图像局部和照明模块，并且附加地可激活至少一个集成到系统中的控制程序。

在此尤其还提出，在安装基本上任意透镜之后执行机械参数和电子参数的自动初始化或查询和识别。在其范围内，除了手动输入调节范围以外，尤其提供相应光圈驱动装置的限制运动范围的端部止挡件的至少一次自动的确定，使得透镜的调节单元从相应相关联的功能单元自动地运动到光圈开口，直至确定通过机械端部止挡件的同步记录位置确定的调节范围。为了确保可靠且精确地确定调节范围，附加地还可设想在确定端部止挡件时考虑例如图像拍摄单元的至少基于传感器测量到的亮度值，使得在最简单的情况下，端部止挡件能够分别通过亮度值的最小值(在没有光入射或传感器测量的情况下的第一次出现的调节位置)和最大值(具有最大亮度的第一次出现的调节位置)确定。因此，在使用分别已知的孔径范围的情况下可精确计算或插入光圈值或机械调节位置与光圈开口的精确配属关系。除了有利地手动调节精确的孔径值以外，结合电子图像参数的可自动化控制，通常能够实现对基本上任意透镜的精确自动化控制，并且尤其能够实现至少对光圈开口的精确自动化控制。类似地，所述方法提供用于已安装透镜的所有其它调节机构。

尤其提出，中央系统电子设备能够由多个单独的可任意固定在整个系统区域中的功能单元构建。优选地，用于将中央控制单元与至少一个接口模块至少旋转连接的机电单元同样能够任意地固定在整个系统区域中。

优选地，功能单元通过外部控制机构与集成系统电子设备的连接经由基本上任意的但至少相对于外部介质密封的接口形成观察系统，所述观察系统能够至少完全三维地枢转并且在位置和取向方面是可控的。

尤其可设想：以这种方式能够实现与另外系统进行智能通信。在考虑整个系统的上述可有利地调节和可扩展的机械和系统实施方案的情况下，能够例如通过与至少一个另外的(相机)系统同步地来实现多相机系统，使得例如能够实现由两个相互以至少可无级调节的间距定位的整个系统构成的功能单元，所述功能单元能够进行智能的、极其精确地对应于真实感知的三维拍摄。由于系统固有的可灵活扩展性，各个同步(相机)系统的最小和最大可实现的间距还能够经由至少一个几何方面的增大以及整个系统的减小来减小或增大。

此外，至少一个在中央功能单元区域中设置的附加存储器部件和/或根据需要可更换的存储器部件能够用于记录和随后的拍摄评估。以这种方式实现：整个系统能够无缝地集成到现有系统中以及能够以基本上任意的设备扩展和控制。此外提出，对于附加地作用到X轴线和Y轴线上的执行器例如能够借助于所发出的基于传感器的控制信号来连接和激活相应的调节机构，使得能够在三维空间中实现图像传感器和整个系统的完整的取向校正。

尤其提出，在容纳观察设备的支撑壳体的区域中设有相应的功能面和功能元件，使得在支撑壳体的相应连接点处可固定或已固定有外部构件、设备、传感器等装入件。

要理解的是，能够设有用于控制系统的供电装置的未详细示出的构件，尤其是电池或蓄电池。优选提出，在支撑壳体区域中可集成有供电装置，尤其呈电池或蓄电池形式。同样可设想的是，整个系统可连接或已连接到外部供电装置上。

要理解的是，可设想基本上可自由选择的外部系统几何结构。因此能够实现对任意结构的适配以及用于安装到另外的功能单元、模块或系统中的整个系统。

除了基于(电)磁或压电作用原理产生运动以外，可选地还可设想其它执行器，例如流体驱动或压缩空气驱动和常规的基于(轴)或传动装置的(步进)马达，以及基本上任意的功能单元的扩展，以用于借助相应电子和/或机械功能单元(例如编码器)来产生运动，以精确地再现调节运动和/或安全地接近分立的(所存储的)位置和取向。附加地可设想的是，借助于基准传感装置(例如经由用于取向传感器的附加传感器)可提升各个相关执行器装置的控制精度。

要理解的是，除了所描述的实施方案以外，为了构造预紧的机械装置，还可设想的是：替选的弹簧元件，例如螺旋弹簧、波形弹簧、盘簧、实心弹簧或引发水压、空气压力和油压等激活的预紧力的功能单元，以及支承元件，例如滚动支承件、磁性支承件、实心支承件等支承件。

此外，尤其可设想：整个系统向外的以及替选于所描述的内部传输的跨越功能单元和模块边界的(旋转的)信号线路借助于已描述的机电构件相应地无接触地、光学地、磁性地或基于无线电地例如经由相应的(信号线路)功能单元执行。

同样可理解的是，完全保护抵御外部影响和介质的系统构造组件能够基于弹性体或聚合物地以及经由金属密封面实现。相应的密封元件在此同样能够构成为多件式的。此外，例如为了减轻重量，可设想至少局部地在没有密封元件的情况下构成整个系统并且为此将机械结构设置作为刚性的至少部分地包围内部模块和功能元件的单元。在此，外部结构尤其能够例如经由相应构成的开口释放所连接透镜的控制机构，进而能够实现手动地操作所述控制机构，以及确保保护包围的功能元件和模块抵御外部影响和不期望的调节。

附图简要说明

从下面描述的、示意性示出的实施例中得知本发明的其它细节和优点，附图示出：

图1示出系统图表，

图2示出在运行状态下的根据第一实施方案的整个系统的等距前视图，

图3示出在运行状态下的根据第一实施方案的整个系统的等距后视图，

图4示出根据第一实施方案的系统构造组件的分解图，

图5示出根据第一实施方案的中央功能单元的分解图，

图6示出根据第一实施方案的具有用于校正倾斜的功能系统的内部结构模块的分解图，

图7示出根据第一实施方案的外部机构模块的等距的部分剖开的视图，

图8示出在运行状态下根据第一实施方案的整个系统的等距图，其具有部分剖开的功能单元和模块细节，

图9示出根据第一实施方案的具有用于调节法兰距的系统的中央功能单元的等距的部分剖开的视图，

图10示出替选选项的分解图和功能模块与新的观察系统在不校正倾斜情况下的组合，

图11示出在运行状态下的替选观察系统的等距图，其具有部分剖开的功能单元和模块细节，

图12示出在运行状态下的根据第二实施方案的整个系统的等距前视图，

图13示出在运行状态下的根据第二实施方案的等距后视图，

图14示出根据第二实施方案的系统构造组件的分解图，

图15示出根据第二实施方案的中央功能单元的分解图，

图16示出根据第二实施方案的中央功能单元的等距的部分剖开的视图，

图17示出在运行状态下的根据第二实施方案的整个系统的等距图，其具有部分剖开的功能单元和模块细节，

图18示出根据第二实施方案的接口模块的分解图，

图19示出根据第二实施方案的外部结构模块的分解图，

图20示出用于控制透镜的可能调节模块的结构的分解图，

图21示出根据图20的用于控制透镜的调节模块的等距的部分剖开的视图，

图22示出照明模块的结构的分解图，

图23示出具有可设想的替选的调节单元的整个系统的替选实施方案的等距的部分剖开的视图，

图24示出根据图23的替选调节单元的等距的部分剖开的视图，

图25示出在运行状态下替选的支承装置、预紧装置和用于调节法兰距的功能单元的等距的部分剖开的视图，

图26示出根据图25的替选预紧装置的等距的部分剖开的局部视图，

图27示出根据图25的用于调节法兰距的替选功能单元的等距的部分剖开的局部视图，

图28示出在运行状态下的用于调节法兰距的替选功能单元的等距的部分剖开的视图，

图29示出根据图28的用于调节法兰距的替选功能单元的等距的部分剖开的细节视图，

图30示出在运行状态下的用于校正高频倾翻和振动的匹配的功能单元的等距的部分剖开的视图，

图31示出图30中的用于校正倾翻和振动的匹配的功能单元的等距的细节视图，

图32以薄壁结构为例示出到基本上任意几何结构中的可设想安装的等距图，以及

图33示出根据图9的用于调节法兰距的操纵器区域的机械结构的等距的部分剖开的细节视图。

发明的详细描述

下文阐述的根据本发明的实施例的特征也能够单独地或者以其它组合的方式作为本发明的示出或描述的主题。在下文中，本发明的相同作用的元件设有一致的附图标记，只要这是适合的。

下文用“成像单元的光学轴线”和用“透镜连接法兰的光学轴线”描述的轴线关于在此描述和示出的实施例和实施形式与上述的光学轴线一致并且用附图标记OA或OA’表示。此外，光学轴线与设有附图标记Z的“Z轴线”一致。表述“在Z方向上”和“沿着光学轴线”在下文中同义地使用。在下面的附图中，X轴线对应于俯仰轴线，Y轴线对应于偏航轴线，Z轴线对应于滚动轴线。

第一实施例

结合根据图1的功能结构，根据图2和图3的立体图以整个系统1的相应等距的前视图和后视图的形式示出本发明的设计方案的可能的第一实施方案。

根据本发明的设计方案提出，整个系统1现在起构成为可针对不同的应用情况进行优化的功能单元。在此，所述功能单元具有根据图4的模块化系统构造组件，使得从中央功能单元2出发能够确定至少一个观察技术装置3，所述观察技术装置由模块(例如至少一个内部的模块4和一个外部的模块5)容纳并且能够通过壳体状的单元6封装以免受外部影响。所述模块组合还构成为，使得观察技术装置3在任意位置和/或取向上保持的整个系统中能够定向到相应的(可预先)确定的(例如水平的)拍摄位置上。在此，与重力方向G(图2)一致的面法线方向能通过坐标轴X和Z(图2)的相应单位矢量所形成的平面W用作水平的参考平面。

根据图5的分解图清楚地表明，将中央功能单元2进一步划分为另外的模块--如至少观察技术装置3和根据需要至少一个接口7。借助于由至少一个集成的传感器OS产生的输出信号，基于对整个系统1的空间位置和取向的检测，能够由至少一个系统电子设备SE(图1)激活通常用8(图6)表示的调节机构，以用于移动内部的功能单元，进而能够实现尽可能自动化的操作。

如在图6中的模块4的分解图示出的那样，提出，作用到可匹配于所容纳的观察技术装置3的可机械预紧的容纳部9上的调节机构8可固定在内部结构10的区域中。

经由与根据图7中的部分剖开的视图中的至少一个外部模块5的相应有利的组合能够实现，观察技术装置3一方面经由至少一个机械刚性连接与调节机构8配合作用，并且另一方面利用接口7的至少一个压力面95(图5)经由止挡件11的相应一致构成的对应压力面96和至少一个支承元件12预紧靠到至少部分地包围的模块5的连接法兰13上，进而以中央功能单元2的形式形成整个系统的可围绕Z轴线或光学轴线枢转的、精确地居中的且无间隙地引导的部分。

由此得出的、处于运行状态下的整个系统1在图8中以等距的部分剖开的视图示出。根据本发明的另外的重要特征提供用于实现高精度且可靠的运行以及最佳图像数据的拍摄并且在下文详细描述。

在此至关重要的是，除了至少法兰距的可精确可调节性，能够确定成像的光学系统(例如透镜)的精确且刚性的固定，所述成像的光学系统根据本发明能够固定在孔眼开口98的区域中的安装面97上。为此，连接法兰13的形状设置为至少一件式的、部分地包围中央功能单元2的包络结构，使得通过有利地构成的接触面99能够实现理想的同轴引导和与至少壳体状的结构模块(例如内部模块4)的固定。要理解的是，连接法兰13的设计方案可匹配于不同的图像技术系统和/或透镜。

能够提出，根据图5的中央功能单元2能够经由接口7的有利地构成的接触面100可同样精确居中地以及以配合精确地引导的方式容纳在承载件14的相应形成的配合面101(图6)中。将由调节机构8执行的校正运动安全且无间隙地传递到观察技术装置3的图像拍摄单元15上在此经由承载件14的与可限定地固定的导向元件16的接触面102之一配合作用的、基本上一致地构成的滑动面103(图6)实现。同时，建立在观察技术装置3上可经由相应插接连接器17(图5)输出的信号线路的安全且被保护以防止错误接触的连接，所述信号线路具有机械容纳部9的相应一致地构成和定位的接触元件C1或C2，以进一步输入或输出。在此同样可设想的是，信号线路的连接无线地构建。

附加地，在壳体状的内部结构10和至少部分地包围的结构的根据压力面95基本上一致地构成的对应压力面96之间的由弹簧元件18引发的预紧力FV(图6)在精确且无间隙地校正的调节运动方面被视为是同样重要的。在此提出，所述预紧力一方面由承载件14经由调节机构8构建到至少壳体状地结构10上，并且另一方面经由机电适配器19的压力面104和接口7的相应构成的压力面105(图5)构建到止挡件11的对应压力面96上，使得由至少机械的容纳部9和止挡件11构成的所得出的单元形成整个系统的一部分，该部分同样可精确调节以及防止调节地牢固固定并且无间隙地支承、可围绕至少Z轴线或光学轴线枢转。(可变的枢转角，根据图6的箭头RS)。

通过承载件14的与优选机电构件SR为了旋转的信号传输而配合作用的驱动面106还能够一方面实现，即使在尤其大于±360°的旋转角RS下，所有的输入和输出信号能够不受限制地调用和操作，并且另一方面，图像拍摄单元15的成像表面107(图8)与环境温度、制造公差或外部影响无关地在任何时间都处于距镜头安装面97的可精确调节的恒定间距AM处。

根据图9的部分剖开的立体图示出，观察技术装置3根据本发明能够设有用于调节所述间距AM的至少一个功能单元ABF，使得处于刚性板元件PS的朝向镜头安装面97的侧上的图像拍摄单元15的成像表面107能够相对于固定在机械基座20区域中的至少一个另外的板元件PN和机械基座20运动。以这种方式能够利用具有柔性连接部F1至FN和刚性区域P1至PN的单次折叠的系统板的优点，以及能够实现法兰距AM的通用的机械可调节性。

在此提出，包括刚性板元件PS、P1、P2和P3的折叠板组PX有利地借助导热间隔元件21在至少部分地包围的包络几何结构22中被精确地引导并且借助于压力板23可靠地固定刚性观察单元VU，所述折叠板组的与图像拍摄单元15的光学轴线OA精确一致的导向或运动轴线Z经由相应地设计的导向面108至少与机械基座20有利地配合作用。提供光学元件24(例如滤波器)的固定以及折叠板组PX与折叠系统板SP后部元件FN、PN的至少一个柔性连接部F2的保护以防有害屈曲的锁定109。

根据本发明，意图在于，由用户引入的(例如旋转的)调整运动RA借助于用于调节法兰距的功能单元ABF转换为观察单元VU的平移位移ZA，进而能够实现对法兰距AM的校准。在此可设想的是，所述功能单元由以限定的间距力配合和/或形状配合地作用的调节元件(例如基于齿部)构成，使得齿几何结构110(参见尤其图33)将经由支承元件26保持的驱动元件27的借助所述齿几何结构由用户施加到经由相应构成的开口111释放的操纵器25上的与轴线XA同轴的旋转RA传递到支承在机械基座20中的调节单元28的尽可能一致地构成的配合齿几何结构112上，并且借助于(例如螺纹件113的)另外的力配合和/或形状配合的连接而作用到观察单元VU的压力板23上，进而引发成像表面107在光学轴线OA上的位移。在这种情况下同样可设想，调整运动RA经由集成到驱动元件27中的马达执行并且能够实现在难以接近的安装情况下的能自动化且有利的控制。

除了将观察单元VU的运动自由度限制于Z方向上或沿着光学轴线的至少一个平移上以外，例如，通过螺纹件113的运动轴线ZV相对于Z轴线或光学轴线的空间平行的偏移E，压力板23的通过弹簧元件29借助力FV预紧的支承经由调节单元28设置靠到机械基座20的相应构成的止挡件114上以补偿公差、振动、热延展等，被认为是同样重要的。

为了固定所调节的间距AM提出，驱动构件27和调节单元28的力配合和/或形状配合的连接有利地执行为，使得实现至少一个固有的自锁装置。此外，用于调节法兰距的功能单元ABF的附加锁定能够经由相应的几何结构实现，其在最简单的实施方案中具有开槽的至少部分地符合释放的开口111的形状115，所述形状通过压入固定元件30来加宽，进而将径向阻挡力FB施加到用作对应压力面的开口111上。

在根据本发明的模块化的系统构造组件的范围中还被视为重要的提出，观察技术装置3为了集成到整个系统中借助接口7相对于功能单元2刚性地连接，如在图5的分解图中示出的。为此可设想的是，接口7具有至少一个几何结构119或120(图5或图8)，所述几何结构用于辅助观察单元VU在光学轴线OA上的机械引导和调整运动以及能够实现精确定向和居中的安装，其中所述几何结构基本上相符地包围基座20的至少一个相应地构成为导向和安装面的外部轮廓116至118。

此外提出，在接口7的外壁部的区域中能够确定至少一个功能面121，所述功能面能够借助于相应的固定元件(例如螺丝(未示出))经由开口122(图8)固定用于根据需要相对于包围的结构永久锁定。

在此可设想，通过观察技术装置3的外部几何结构和/或另外的至少部分地包围的包络结构和模块的相应固有构型特征来取代接口7的功能特性，使得观察技术装置能够在没有附加的适配器或接口元件的情况下以被引导的方式容纳以及能够无间隙地和刚性地借助整个系统的通过调节机构8驱动的至少一个可枢转的部分固定。

要理解的是，用于调节法兰距的功能单元ABF以可自由选择地定位的方式作用到基本上任意折叠的板组的至少每个刚性的区域PS至PN上，进而能够通过系统范围的可集成性实现在整个系统的构型中的最大灵活度和模块化。此外同样易于理解的是，用于调节法兰距的功能单元ABF即使在没有柔性连接部F1至FN的至少电子系统构造组件的实施方案中也能够最佳地集成和使用。

关于整个系统对各个不同应用情况的功能上的可优化性，根据本发明还提出，观察技术装置3即使在没有(电子)机械校正单元的情况下也用于稳定图像局部和图像取向，并且能够借助至少一个可适配的接口元件31相对于根据在图10视图中的观察系统33固定，以用于安装光学成像设备和至少一个外部的包络结构32。

在此提出，接口元件31类似地具有相应外部的导向和安装面116至118基本上相符地包围地构成的内部几何结构123，其能够实现在基部20区域中的精确定向和居中安装以及观察单元VU在光学轴线OA上的机械引导和进行调整的位移ZA。

要理解的是，由于接口元件31的在结构深度上集成到整个系统中并且至少可匹配于不同的图像技术系统和透镜的实施方案，能够实现安全的且能易于实施的观察系统对相应应用的适配。根据本发明在此提出，将透镜可靠地固定在眼孔开口125区域中的安装面124上。

虽然可适配的接口元件31与观察技术装置3的组合已经描述了具有观察设备完整功能范围的系统，但经由基本上任意的包络结构32的确定能够根据需要实现对整个系统的附加保护以免受外界影响。为此提出，尤其至少包络结构32的内部几何结构126构成为，使得导向和安装面116至118以及接口元件31的外部形状127至少以相同方向同轴地定向和居中，进而实现对刚性和导向精度的附加优化。此外，因此能够实现用于校准法兰距AM的驱动元件27的通过相应构成的开口128释放的操纵器25的附加保护以防止不经意的调节。

处于运行状态下的由此得出的观察系统33在图11中以等距的部分剖开的视图示出。作为重要的应强调的是，通过所示出的模块组合能够实现在保持完整功能范围的同时的基本上任意的可适配性。

壳体状区域中的至少机械结构的构造附加地构成为，使得一方面设置用于将整个系统以基本上任意的取向固定在承载系统上，并且另一方面为了连接外部构件、设备、传感器等装入件例如设有安装几何结构129。此外可设想的是，所述安装几何结构替选地能够构成为卡口、螺纹或插接面。此外，经由力配合和/或形状配合地作用在外部包络几何结构130或131上的承载元件(未示出)能够实现整个系统以任意取向安装在承载系统上。

第二实施例

结合根据图1的功能结构，根据图12和图13的两个等距的立体图以整个系统1’的分别等距的前视图和后视图的形式示出本发明的设计方案的可能的另外的实施方案。

实施方式在这种情况下同样设置作为针对不同应用情况可进行优化的功能单元，所述功能单元同样具有根据图4的柔性系统构造组件，使得从中央功能单元34出发一方面能够确定具有图像拍摄单元15’的至少一个观察技术装置3’，并且另一方面所述单元能够与至少一个外部结构模块35和至少一个接口单元35组合。所述功能单元还构成为，使得图像拍摄单元15’在任意的位置和/或取向上保持的整个系统中能够定向到相应水平拍摄位置上。在此，与重力方向G(图12)一致的面法线方向通过坐标轴X和Z的相应单位矢量所形成的平面W用作水平参考平面。

根据图15的分解图清楚示出，为了有效地使用观察技术装置3’，将中央功能单元34进一步划分为另外的模块，使得至少在控制单元37区域中的基本上自动化的操作是可行的。在最简单的实施方案中在此可设想，为此可集成传感器OS以检测整个系统的空间位置和取向。借助于由所述传感器产生的输出信号，能够由至少一个系统电子设备SE(图1)激活通常用38表示的调节机构，并且用于操作在中央功能单元34区域中的组件。此外提出，观察技术装置的图像拍摄单元15’有利地能够固定在头部组件39区域中，所述头部组件一方面经由刚性连接与调节机构38配合作用，并且另一方面经由至少一个预紧并且无间隙的机械单元MU精确地支承。因此清楚的是，至少头部组件39总体形成中央功能单元34的可围绕至少Z轴线或光学轴线枢转的部分(可变的枢转角，根据图15的箭头RS’)。在此，枢转角RS’同样能够尤其大于±360°。

为了确保高精度且可靠的运行以及有效地拍摄最佳的图像数据，根据本发明的特征提出，本发明至少所基于的实施方案在图17中以部分剖开的和处于运行状态下的整个系统1’示出并在下文中详细描述。

根据图16，头部组件39的结构设置为，使得图像拍摄单元15’能够借助于与基板40基本上一致的配合板41精确地确定，使得成像表面107’的面法线在中心132(光学轴线OA’)处与Z轴线的单位矢量同轴。为了适配于特定的应用场景，能够在射到成像表面107’上之前在光路中确定至少一个基本上任意的光学元件42。为了通常保护整个系统1’免受外部影响以及具体情况下保护中央功能单元34免受污染，可确定至少一个密封元件43，所述密封元件相对于至少局部地包围的外部结构44的相应接触面133(图17或19)起作用并且能够在形状和功能上构成为，使得在完全密封作用下整个系统的所有功能保持不受损坏。

为了确保所拍摄图像的最佳成像质量，提供功能单元的有利组合，使得此外能够精确地调节和维持成像表面107’距成像光学系统的安装面(例如透镜)的间距和位置。根据本发明，所述透镜能够在眼孔开口134区域中被释放并且固定在相应相关联的安装面135上。外部结构44的形状此外可设想为至少局部地包围中央功能单元34的包络结构，使得除了通过有利地构成的行进面136(图17)可实现的对内部预紧的机械单元MU与光学轴线OA’的同轴引导和支承以外，能够实现对不同成像系统和/或透镜的可适配性。

此外提出，至少一个固定元件46能够固定在相对于相应构成的接触面137(图15)有利地引导的支承元件45区域中，其外部的面138一方面通过至少外部结构44的在相应成形的配合面139(图17)中的引导而减小了在Z方向上或沿着光学轴线的平移上的运动自由度，并且能够减小对易于振动性以及能够增长使用寿命。

对于补偿振动和间隙的智能机械结构的构型，根据图15，预紧的支承同样是重要的，其中，从控制单元37出发，通常在所提供的支承元件47和48的区域中，一方面紧凑的头部组件39以及另一方面调节结构38能够经由优选与机电构件SR(图1)为了旋转的信号传输而配合作用的驱动面140而连接和支承，使得至少所得到的中央功能单元34的运动轴线与光学轴线Z一致进而可执行任意多次翻转。为此，根据图15，从弹簧元件49出发经由有利地引导的元件45和50在操纵器51上(图16)引发预紧力。

可固定在定子52(图17或图15)区域中的止挡元件53在此构成为，使得既能够容纳支承元件48，也能够将以面141的形式示出的几何结构用作用于引发预紧力FV’的弹簧元件49的对应压力面。还提出的是，止挡元件53无间隙地并且刚性地与包围的壳体状结构连接，并且例如能够经由被引导的元件50调节预紧力的量。

根据图16和17的部分剖开的立体图示出，为了调节间距AM’，根据本发明设有用于调节法兰距的功能单元ABF’，使得在预紧力FV’的作用下，操纵器51的由用户引入的调整运动(例如旋转RA’)经由压力面142分别引发调节元件54(例如球)的分别至少径向地垂直于光学轴线定向的运动，所述调节元件经由轴向可精确移动地引导的支撑结构55的接触面143作用到刚性地至少与图像拍摄单元15’连接的承载元件56的相应构成的配合面144上，并且基于具有支撑结构55的操纵器51的至少力配合和/或形状配合的连接(例如以螺纹连接145的形式)能够转换成成像表面107’在方向ZA’上相对于镜头安装面135的平移，进而能够精确地调节法兰距AM’。

为了辅助最佳的功能而附加地提出，在此，可相对于彼此运动的构件55和56经由几何结构的相应导向面146以及至少一个限制于在Z方向上或沿着光学轴线的轴向导向部147(例如呈操纵单元56的导向销148的形式)配合作用，所述几何结构在可运动的支撑结构55的基本上一致的槽149中引导。经由端部止挡元件57的支承可设想对调节路径的调节和/或限制。

整个系统的结构方面的构造还能够实现，将用于调节法兰距的功能单元ABF’在系统内部中以基本上任意定位地固定，例如固定在至少部分地包围的外部的结构模块35的区域中，使得能够实现附加的保护以防外部影响、阻挡或不期望的调节。以这种方式确保了在整个系统的构型中的最大的灵活度和模块性。

此外可设想的是，操纵器51具有功能面150，所述功能面通过包围的构件的相应开口151a和151b释放，并且必要时借助于相应的操作工具(未示出)能够实现操纵器51的旋转。经由相应的几何构型152，能够实现所调节间距AM’的固定，所述几何构型在最简单的实施方案中具有至少部分地包围导向面146的形状，所述形状通过拧紧固定元件58而收缩，进而将阻挡效果施加到导向面146上。

同样可设想的是，在用于调节法兰距的功能单元ABF’的区域中形成至少一个功能面153，所述功能面一方面在操纵器51的旋转的调节运动期间用于经由开口154将承载单元56设置靠到外部的至少局部地包围的结构44上，并且另一方面同样能够用于根据需要永久地锁定机械单元。

接口单元36的结构根据图18构成为，使得在基座59区域中至少基本上任意的、然而在有利的实施方案中分别被保护防止外部影响和介质的、可确定的接口60能够借助附加的设备将整个系统的内部和外部连接的功能单元的信号和信息输出以及将用户指令输入以进一步处理。基座59在此还具有相应的形状，借助该形状能够建立与包围的结构或功能单元的刚性的力配合和/或形状配合的连接。

要理解的是，为了保护整个系统抵御外部影响和介质，至少在壳体状组件的区域中，设有密封元件62，所述密封元件一方面同样设置靠到相应一致的槽156和157上(图18或图19)和另一方面设置靠到至少一个被保护以抵御外部影响和可更换的包络元件61的接触面上。

壳体状区域中的至少机械结构的构造附加地构成为，使得一方面设置用于将整个系统以基本上任意的取向固定在承载系统上，并且另一方面为了连接外部构件、设备、传感器等装入件除了在根据图18和19的视图中示出的固定部位158和159以外，设有承载元件(未示出)，所述承载元件力配合和/或形状配合地作用到相应的通常用160和161表示的功能面以及作用在外部的包络几何结构162上。此外可设想的是，所述安装面替选地构成为卡口、螺纹或插接面。为了最佳地固定承载元件或根据需要固定以防止扭转，包络元件61经由至少相应的锁定元件(例如球63)被固定。

为了一方面保护可用作安装面的功能面160和161，以及另一方面固定至少包络元件61，设有至少部分地进行覆盖的元件64和65(图18或图19)。

关于整个系统对各个不同应用情况的功能上的可优化性，根据本发明类似于第一实施例提出，按照意义任意的功能单元即使在没有(电子)机械的校正单元的情况下也为了稳定图像局部和图像取向而组合，并且替选地能够与至少一个用于安装光学成像设备的元件和至少一个关于观察设备(类似于图10)为外部的包络结构连接。

下面借助第二示例性实施例详细描述对于根据本发明的两个实施例的可同样适配或应用的另外的特征。

根据图20中的分解图可见的是，可设想的是，壳体状元件或单元的外部包络几何结构设有至少一个功能面160，所述功能面能够与基板上任意的附加的模块安装相关联。通过确定相应的密封元件66，能够实现对已经借助外部模块进行扩展的整个系统的完全保护，以抵抗外部影响。

从根据图20的分解图中还可见借助用于控制基本上任意的透镜67的至少调节系统的模块的可想到的扩展。为此提出，模块的结构构成为功能单元68，所述功能单元至少部分地包围固定在安装面135上的透镜67并且进行遮蔽以防止不期望的调节，所述功能单元能够固定在功能面160的区域中。

在图21中所示出的功能单元68的至少部分地包围的壳体状包络几何结构69在此能够基本上构成为，使得能够固定与用于调节拍摄参数的(尤其用于控制图像局部ZC和用于调控3图像清晰度SC的)透镜侧的单元相应地相关联的至少各一个调节单元72或73，所述调节单元经由至少一个适配器元件70或71作用到透镜的相关的和至少相对于壳体状包络几何结构69的区域支承。为此可设想，将包围的包络几何结构69构成为在控制机构ZC和SC运行期间在尺寸和构型方面自动地匹配于所使用的透镜67的功能单元，使得能够(例如基于内部或外部聚焦)运行具有静态的以及动态的外部包络几何结构的透镜。

附加地可设想的是，适配器元件70和71一方面构成为至少在外部形状方面可匹配于透镜侧的控制机构ZC或SC的外部有效面163或164的几何结构的功能元件，并且另一方面，在外部有效面163的机械固有地可用地形成的表面中(例如齿部)经由各个相关的调节单元72或73的相应构成的配合齿几何结构直接施加控制。为了附加地保护透镜，能够在最简单的实施方案中确定光学元件75。

类似地可设想附加的调节机构，例如与用于控制孔径或亮度的透镜侧单元IC相关联的调节机构74。提出，除了调节单元72至74以及基本上任意地集成到透镜67中的功能单元以外，也能够经由相应的开口165(图20)将附加的外部安装的器件至少连接到系统电子设备SE(图1)上并且进行控制。

根据图22的分解图示出，同样可设想的是，在外部壳体状包络几何结构的朝向要观察物体的区域中确定至少局部地包围透镜的功能单元LM，以在承载单元76的相应基本上一致的配合面166上进行照明，使得一方面实现至少被保护免受外部影响的整个系统，并且另一方面至少经由与系统电子设备SE(图1)的所提供的连接(未示出)可调节至少一个发光元件77的强度和颜色以及照明的类型和实现要拍摄的物体的最佳照亮，使得能够代替附加的(部分复杂的)照明系统。此外，因此能够实现对应用环境的照明，在所述应用环境中(例如出于空间原因)不能够使用当前的照明系统。

根据本发明的设计方案为了进行信息处理和/或传输(例如根据图1)设有至少一个相应的系统电子设备SE，其基本上能够构成为控制内部和外部系统构造组件的功能单元，尤其至少控制单元AI、AF、AZ和AL设置用于使调节机构相应地控制图像亮度、图像清晰度、图像局部和照明模块，并且附加地可激活至少一个集成到系统中的控制程序。

在此还提出，在安装基本上任意的透镜之后执行机械和电子参数的自动初始化或查询和识别。在其范围中，除了手动地输入调节范围以外，尤其提供相应光圈驱动装置的限制运动范围的端部止挡件的至少一次自动确定，使得所述透镜的调节单元从相应相关联的功能单元自动地运动到光圈开口，直至确定通过机械端部止挡件的同步记录位置所确定的调节范围。为了确保可靠地和精确地确定调节范围还可设想的是，附加地在确定端部止挡件时考虑例如图像拍摄单元15或15’的至少基于传感器测量到的亮度值，使得在最简单的情况下，端部止挡件能够分别通过亮度值的最小值(在没有光入射或传感器测量的情况下的第一次出现的调节位置)和最大值(具有最大亮度的第一次出现的调节位置)确定。因此，在使用分别已知的孔径范围的情况下可精确计算或插入光圈值或机械调节位置与光圈开口的精确配属关系。除了有利地手动调节精确的孔径值以外，结合电子图像参数的可自动化控制，通常能够实现对基本上任意透镜的精确自动化控制，并且至少能够实现至少对光圈开口的精确自动化控制。类似地，所述方法提供用于已安装透镜的所有其它调节机构。

提出的是，一方面中央系统电子设备SE能够由多个单独的独立于在图1中示出的模块边界可任意地固定在整个系统区域中的功能单元构建，并且另一方面用于将中央控制单元SE与至少一个接口模块至少旋转连接的单元SR同样能够独立于所示出的模块边界任意地固定在整个系统区域中。

尤其能够设想的是，以这种方式能够实现与另外的系统进行智能通信。在考虑整个系统的上述可有利地调节的和可扩展的机械和系统实施方案的情况下，能够(例如通过与至少一个另外的(相机)系统同步)实现多相机系统，使得例如能够实现由两个相互以至少可无级调节的间距定位的整个系统构成的功能单元，所述功能单元能够进行智能的、极其精确地对应于真实感知的三维拍摄。由于系统固有的可灵活扩展性，各个同步(相机)系统的最小和最大可实现的间距还能够经由至少一个几何方面的增大以及整个系统的减小来减小或增大。

此外，至少一个在中央功能单元区域中设置的附加存储器部件IFD和/或根据需要可更换的存储器部件FED能够用于记录和随后的拍摄评估。以这种方式实现：整个系统能够无缝地集成到现有系统中以及能够以基本上任意的设备扩展和控制。此外提出，对于附加地作用到X轴线和Y轴线上的执行器例如能够借助于所发出的基于传感器的控制信号ASX、ASY而连接和激活相应的调节机构，使得能够在三维空间中实现图像传感器和整个系统的完整的取向校正。

要理解的是，能够设有供电装置的用于控制系统的未示出的构件。尤其，在此提供电池或蓄电池的使用。同样可设想的是，整个系统可连接到外部供电装置上。

替选的实施方案

除了上述调节机构以外，可设想用于驱动或控制至少可运动地支承的组件的替选功能单元，其结构能够构成为至少部分地包围要驱动组件的、可基本上任意地固定在Z轴线或光学轴线上的系统模块。除了(电)磁施加的运动以外，在此尤其可设想所谓的压电作用原理的有利利用。

而根据图23的整个系统1’的立体图的细节图描述了对此可能的替选的调节单元78，图24示出可设想的细节结构，其基于可集成到功能单元79中的压电执行器元件的智能同步激励，以便产生范围迁移的波形，所述波形经由由弹簧元件80作用的预紧力FVD将旋转运动RSX传递到转子构件81上，所述转子元件能够借助于支承元件48b可运动地支承靠到外部的几何结构82上并且经由相应执行的功能面167与中央功能单元34连接。以这种方式能够实现在最小空间位置要求下的最佳功率密度和同时实现精确可控且无需维护的调节运动。

为了进一步优化机械结构还可设想，预紧力和之前用49和18表示的进行引发的弹簧元件能够通过在图23和24中所示出的功能结构代替，使得借助为了传输旋转运动RSX而施加的预紧力FVD，能够在机械复杂度显著降低的同时实现同样无间隙的整个系统。

在外部结构模块35b的可能其它方式的实施方案的背景下，在根据图25的立体图中可见：用于调节镜头安装面135b距图像拍摄单元15’成像表面107’的间距(或用于调节法兰距)的功能单元ABF2的替选实施方案以及可能的另外的机械预紧结构。

参照支承区域的另一可设想设计方案的根据图25的立体图和在图26中示出的细节图，组件34b能够构成为中央功能单元，所述中央功能单元通常刚性地容纳有在相应功能面168上有利地引导的并且经由弹簧元件80b在至少两个支承元件47b或48b之间预紧的至少一个观察技术装置以及系统电子设备。

为此，根据在图27中的细节图，透镜安装单元83能够经由连接面169与至少局部地壳体状地包围的结构44b力配合和/或形状配合地连接并且轴向调节，其中，经由构造为居中部和导向部的导向面170能够精确地调整法兰距AM’(图25)。

为了保护以防止成像表面107’的不经意调节而提出，至少部分地包围透镜安装单元83的调节元件84经由力配合和/或形状配合的连接171而预紧靠到外部结构44b的相应构成的压力面172上。对用于调节法兰距的功能单元ABF2的附加固定以防止不经意的错位或损坏，能够经由至少部分地包围调节元件84的作用靠到至少一个接触面173上的包络元件85实现，所述包络元件能够经由相应构成的有效面174力配合地和/或形状配合地并且以经由至少一个密封元件86保护防止外部影响和介质的方式连接。要理解的是，除了所示出的旋接以外，在此也可设想替选的实施方案。

用于调节镜头安装面135c距成像表面107’的间距(或用于调节法兰距)的另一替选的功能单元ABF3的实施方案在根据图28的立体图和根据图29的放大细节图中示出。通过至少在图像拍摄单元15’和调节元件87的区域中构成导向面175，在此，一方面可以实现容纳图像拍摄单元15’的、无间隙支承的并且与至少设有观察技术装置的中央功能单元34c配合作用的基板88的有利居中和导向。另一方面，除了最小的空间需求以外，现在能够经由调节元件87精确地调节法兰距AM’，使得在引入的预紧力FVC的作用下，压力面176的在Z方向上或沿着光学轴线引发的位移引起成像表面107’相对于镜头安装面135c的间距变化。在此提出，调节元件87的实施方案能够实现在基板88区域中的至少一个可调节的力配合和/或形状配合的连接177(例如呈螺纹连接的形式)，使得能够实现调节元件87的由用户在方向RA”上引入的旋转转换为压力面176在Z方向上或沿着光学轴线相对于镜头安装面135c的平移。

从将用于调节法兰距的功能单元ABF3固定在至少局部包围的、用于附加保护以免受外部影响、阻挡或不期望的调节的结构44c中出发，为此能够经由通过相应开口178释放的功能面179借助于相应的操作工具(未示出)能够实现调节元件87的旋转。

为了可靠地固定和保护调节元件87的调节位置，设有至少一个相应构成的夹紧元件89，所述夹紧元件例如能够经由力配合和/或形状配合的连接而置入到调节元件87中，使得利用由此引起的作用到相应构成的接触面180或181上的通常用FD表示的力来实现基板88和调节元件87之间的力或形状配合的连接的可控锁定。所述构型在此有利地构成为，使得一方面实现夹紧元件89的辅助固定的自锁，并且另一方面在调节机构的连接区域中不发生影响功能的塑性变形。

在图30中示出的系统构造组件示出中央功能单元34d的安装在运行位置中的替选结构，该替选结构代替用于调节法兰距AM’以及补偿振动和图像拍摄单元15’相对于镜头安装面135d的倾翻的功能单元并且集于一个功能单元TCS中。

在根据图31的中央功能单元34d的立体图中可见基于并联的运动学机制的结构，由此尤其能够实现图像拍摄单元15’的围绕成像表面107’中心132’的同样高精度的三维旋转以及相对于镜头安装面135d(图30)的平移TT。借助至少一个调节元件93能够实现用于基本上任意地操纵图像拍摄单元15’空间取向的功能单元，所述调节元件位于包含成像表面107’的头部组件39d的区域中并且作用在与中央功能单元34d的壳体状基础结构91刚性配合作用的机械支撑部92上并且经由支承元件47c有利地支承，且以至少经由轴向长度变化作用到相应运动轴线HZ上的形式。

调节元件93在此相对于彼此设置和支承，使得头部组件39d的所描述三维运动将由传感器DS监控的距参考平面182(图30)的相对间距差别最小化，或者使其在精确校正的状态下等于零，进而能够可靠地补偿如此高频率的倾翻。在此要理解的是，经由在图30中示出的实施方案和前述实现方案，可设想中央功能单元34d有利地集成到整个系统中。

法兰距AM’(图30)的精确调节在这种情况下经由从调节元件93的基本上均匀的并且有利地同步的激活出发，实现成像表面107’的所得出的平移TT。在有利的实施方案中为此同样可设想，为了实现最佳的定位精度以及控制速度，(例如基于压电效应的利用)使用相应的执行器。借助在图31中示出的调节元件93的至少包围基础结构91的定位，还能够实现最佳地利用结构空间。同样可设想的是，相应的调节元件93在基座90或机械支撑部92的区域中的(例如至少经由根据图31的万向节铰接件94)连接也能够以有利的无间隙的构型通过实心铰接件执行。

尽管外部的系统几何结构之前通常已经示出并描述为柱形，但是要理解的是，同样可设想其它基本上可自由选择的外部几何结构。因此，能够实现对任意结构的适配以及实现用于安装在其它功能单元、模块或系统中的整个系统，如示例性地在图32中以将第一实施例可设想实现方案的装入至少薄壁的基本上任意的保持几何结构WD中为例示出。

为此提出，保持几何结构WD，类似于与根据图10的接口元件31的组合，具有与外部的导向和安装面116至118基本上一致的包围地构成内部接触面，所述内部接触面制备为至少通常对应于有利简单的几何结构119’，使得能够实现精确定向且居中的安装以及能够实现观察单元VU在相应的光学轴线OA上的机械引导和调整。根据本发明，为此可设想，操控用于调节法兰距的功能单元ABF以实现期望的调整运动，经由基本上任意构造的接入点183操控，也经由集成到驱动元件27中的驱动装置无接入点地执行。成像系统(例如透镜)能够牢固可靠地固定在眼孔开口125’的区域中的相应构成的安装面124’(例如外壁部几何结构)上。由于根据本发明的功能单元的系统固有的可扩展性，因此能够在确保最大的灵活度和模块性的情况下，集成有功能单元的基本上任意的组合，所述功能单元具有进行保护以防止外部影响的高封装密度P。

除了基于(电)磁或压电作用原理产生运动以外，可选地还可设想其它执行器，例如流体驱动或压缩空气驱动和常规的基于(轴)或传动装置的(步进)马达，以及基本上任意的功能单元的扩展，以用于借助相应电子和/或机械的功能单元(例如编码器)来产生运动，以精确地再现调节运动和/或安全地接近分立的(所存储的)位置和取向。附加地可设想的是，借助于基准传感装置(例如经由用于取向传感器OS的附加传感器XS(图1))可提升各个相关执行器装置的控制精度。

要理解的是，除了所描述的实施方案以外，为了构造预紧的机械装置，还可设想的是：不仅替选的弹簧元件，例如螺旋弹簧、波形弹簧、盘簧、实心弹簧或引发水压、空气压力和油压等激活的预紧力的功能单元，而且支承元件，例如滚动支承件、磁性支承件、实心支承件等支承件。

此外可设想的是，不仅整个系统向外的而且替选于所描述的内部传输的跨越功能单元和模块边界的(旋转的)信号线路借助于已描述的构件SR(图1)相应地无接触地、光学地、磁性地或基于无线电地例如经由相应的(信号线路)功能单元WI执行。

同样可理解的是，完全保护抵御外部影响和介质的系统构造组件能够不仅基于弹性体或聚合物地而且经由金属密封面实现。相应的密封元件在此同样能够构成为多件式的。此外，例如为了减轻重量，可设想至少局部地在没有密封元件的情况下构成整个系统并且为此将机械结构设置作为刚性的至少部分地包围内部模块和功能元件的单元。在此，外部结构尤其能够例如不仅经由相应构成的开口释放所连接透镜的控制机构，进而能够实现手动地操作所述控制机构，而且确保保护包围的功能元件和模块抵御外部影响和不期望的调节。

下面跟随有权利要求，其中，在本发明中借助不同实施例示出的元件的附图标记用逗号分开。这仅为了概览性起见而不是限制性的。

Claims (24)

1.一种用于图像拍摄、稳定和校正的系统构造组件，具有光学观察设备，光学观察设备能设置在壳体设计方案的区域中，其特征在于观察技术装置(3、3’)，观察技术装置具有包括成像表面(107、107’)的图像拍摄单元(15、15’)，图像拍摄单元(15、15’)能沿着光学轴线(OA、OA’)移动地并且在由至少一个弹簧元件(29、49、80b)引发的机械预紧(FV、FV’、FVC)的作用下无间隙地支承，并且观察技术装置(3、3’)与用于调节法兰距(AM、AM’)的至少一个功能单元(ABF、ABF’、ABF3、TCS)配合作用，使得通过图像拍摄单元(15、15’)沿着光学轴线(OA、OA’)的轴向位移(ZA、ZA’、TT)能够实现对法兰距(AM、AM’)的无级的可调节性。

2.根据权利要求1所述的系统构造组件，其特征在于，图像拍摄单元(15、15’)能围绕光学轴线(OA、OA’)转动地以及在由至少一个弹簧元件(18、49、80)引发的机械预紧(FV、FV’、FVC、FVD)的作用下无间隙地支承，并且观察技术装置(3、3’)与调节机构(8、38)或调节单元(78)配合作用，使得图像拍摄单元(15、15’)能在以任意的位置保持的整个系统中通过围绕光学轴线(OA、OA’)的旋转而定向到相应的拍摄位置上，其中，通过调节机构(8、38)或调节单元(78)能够补偿大于±360°的枢转角度(RS、RS’、RSX)。

3.一种用于图像拍摄、稳定和校正的系统构造组件，具有光学观察设备，光学观察设备能设置在壳体设计方案的区域中，其特征在于观察技术装置(3、3’)，观察技术装置具有包括成像表面(107、107’)的图像拍摄单元(15、15’)，图像拍摄单元(15、15’)能围绕光学轴线(OA、OA’)转动地以及在由至少一个弹簧元件(18、49、80)引发的机械预紧(FV、FV’、FVC、FVD)的作用下无间隙地支承，并且观察技术装置(3、3’)与调节机构(8、38)或调节单元(78)配合作用，使得图像拍摄单元(15、15’)能在以任意的位置保持的整个系统中通过围绕光学轴线(OA、OA’)的旋转而定向到相应的拍摄位置上，其中，通过调节机构(8、38)或调节单元(78)能够补偿大于±360°的枢转角度(RS、RS’、RSX)。

4.根据权利要求3所述的系统构造组件，其特征在于，图像拍摄单元(15、15’)能沿着光学轴线(OA、OA’)移动地并且在由至少一个弹簧元件(29、49、80b)引发的机械预紧(FV、FV’、FVC)的作用下无间隙地支承，并且观察技术装置(3、3’)与用于调节法兰距(AM、AM’)的至少一个功能单元(ABF、ABF’、ABF3、TCS)配合作用，使得通过图像拍摄单元(15、15’)的轴向位移(ZA、ZA’)能够实现对法兰距(AM、AM’)的无级的可调节性。

5.根据权利要求1、2或4所述的系统构造组件，其特征在于，用于调节法兰距(AM、AM’)的功能单元(ABF、ABF’、ABF3、TCS)的相应功能面实施为，使得防止不经意地调节法兰距(AM、AM’)。

6.根据权利要求1、2、4或5所述的系统构造组件，其特征在于，观察技术装置(3)包括机械基座(20)和容纳图像拍摄单元(15)的观察单元(VU)，观察单元(VU)能沿着光学轴线(OA)相对于机械基座(20)移动地并且在由弹簧元件(29)引发的机械预紧(FV)的作用下无间隙地支承。

7.根据权利要求5或6所述的系统构造组件，其特征在于，将用于调节法兰距(AM)的功能单元(ABF)集成到观察技术装置(3)中并且至少部分地相对于机械基座(20)固定。

8.根据权利要求6或7所述的系统构造组件，其特征在于，观察单元(VU)的运动自由度通过用于调节法兰距(AM)的功能单元(ABF)的调节元件、尤其是螺纹件(113)的运动轴线(ZV)的空间平行错开(E)而局限于平行于光学轴线(OA)的平移。

9.根据权利要求1、2或4至8之一所述的系统构造组件，其特征在于，由用户引入的——例如旋转的——调整运动(RA、RA’、RA”)借助于用于调节法兰距(AM、AM’)的功能单元(ABF、ABF’、ABF3)而转换成图像拍摄单元(15、15’)沿着光学轴线(OA、OA’)的平移位移(ZA、ZA’)，进而能够实现对法兰距(AM、AM’)的校准。

10.根据权利要求2或3以及必要时根据权利要求4至9之一所述的系统构造组件，其特征在于，引发对于无间隙地可转动地支承图像拍摄单元(15、15’)所需的机械预紧(FV、FV’、FVC、FVD)的弹簧元件(18、49、80、80b)围绕光学轴线(OA、OA’)沿环周方向整面延伸地构成。

11.根据权利要求2或4以及必要时根据权利要求5至10之一所述的系统构造组件，其特征在于，系统构造组件包括唯一的弹簧元件(49)，弹簧元件引发机械预紧(FV’)，机械预紧用于关于图像拍摄单元沿着光学轴线(OA’)的可位移性以及关于图像拍摄单元围绕光学轴线(OA’)的可转动性而无间隙地支承图像拍摄单元(15’)。

12.一种尤其根据权利要求1至11之一所述的用于图像拍摄、稳定和校正的系统构造组件，具有光学观察设备，光学观察设备能设置在优选柱形的壳体设计方案的区域中，其特征在于，整个系统形成一个功能单元(1、1’)，该功能单元包括多个在使用状态下通过机械预紧而无间隙地连接的以及能定向到可预定的拍摄位置上的功能模块(2、4、5、34、35、36)，功能模块具有集成的观察技术装置(3、3’)，其中，图像拍摄单元(15、15’)可控地支承在功能单元(1、1’)的中央模块中并且相对于关于系统固定地设置在外部的结构模块(5、35)的区域中的镜头安装面(97、135、135b、135c、135d)至少能轴向地调节，使得与置于运行位置中的功能单元(1、1’)无关地，图像拍摄单元(15、15’)在其相应的位置中能定向到相应的拍摄位置上。

13.根据权利要求12所述的系统构造组件，其特征在于，观察设备借助于至少各一个调节机构(8、38)或各一个调节单元(72、73)在内部模块(4)或中央功能单元(34)的区域中在观察设备相对于水平线的位置以及观察设备的相应拍摄参数方面能调节。

14.根据权利要求2或3以及必要时根据权利要求4至13之一所述的系统构造组件，其特征在于，系统构造组件包括至少一个能够与调节机构(8、38)或与调节单元(78)连接的集成的传感器(OS)，以用于定向图像拍摄单元(15、15’)的位置，其中，借助于所述至少一个传感器(OS)的输出信号能够直接操作或控制图像拍摄元件(15、15’)的位置。

15.根据权利要求2或3以及必要时根据权利要求4至14之一所述的系统构造组件，其特征在于，观察技术装置(3、3’)至少经由机械容纳部(9)与调节机构(8、38)或与调节单元(78)配合作用，使得包含作为所产生的功能单元(2、34)的图像拍摄单元(15、15’)的模块形成整个系统(1、1’)的一部分，该部分至少能围绕光学轴线(OA、OA’)枢转并且与镜头安装面(97、135、135b、135c、135d)至少在位置方面无关。

16.根据权利要求1至15之一所述的系统构造组件，其特征在于，系统构造组件包括至少一个可适配的接口元件(31)，以用于安装成像设备，成像设备至少部分地包围观察技术装置(3、3’)并且观察技术装置(3、3’)以被引导的方式支承在成像设备中，其中，观察技术装置(3、3’)和接口元件(31)构成具有观察设备的全部功能范围的系统(31)。

17.根据权利要求16所述的系统构造组件，其特征在于，具有所述至少一个可适配的接口元件(31)和外部包络结构(32)的观察技术装置(3、3’)构成形成为完整的观察系统(33)的功能单元。

18.根据权利要求1至17之一所述的系统构造组件，其特征在于，包含图像拍摄单元(15、15’)的观察技术装置(3、3’)经由至少一个相应的弹簧元件(18、49)相对于至少镜头安装面(97、135、135b、135c、135d)无间隙地支承。

19.根据权利要求12以及必要时根据权利要求13至18之一所述的系统构造组件，其特征在于，由至少单次折叠的系统板(SP)构成的功能单元(1、1’)的电子部件的构造组件能构成为具有局部柔性的连接(F1至FN)。

20.根据权利要求1至19之一所述的系统构造组件，其特征在于，图像拍摄单元(15、15’)的支承可扩展有用于校正相对于光学轴线(OA、OA’)的倾翻的功能单元(TCS)。

21.根据权利要求1至20之一所述的系统构造组件，其特征在于，观察设备能经由用于容纳的、基本上一致的几何结构覆盖，使得整个壳体状的包络结构(4至6、35至36)允许将镜头(67)固定在配设给图像拍摄单元(15、15’)的眼孔开口(98、134)的区域中。

22.根据权利要求21所述的系统构造组件，其特征在于，为了对要拍摄的对象进行照明，在壳体状的包络结构(4至6、35至36)上设有至少一个至少局部地包围镜头(67)的用于照明的功能单元(LM)。

23.根据权利要求12以及必要时根据权利要求13至22之一所述的系统构造组件，其特征在于，在功能单元(1、1’)中集成有形成发射器-接收器系统的无线电控制装置(WI)，借助于无线电控制装置能够操作观察设备和/或另外的功能单元。

24.根据权利要求23所述的系统构造组件，其特征在于，发送单元具有连接线路，该连接线路通向至少优选设置在中央功能单元(2、34)的区域中的存储器部件(IFD)，使得即使在图像拍摄单元(15、15’)的大于360°的不受限制的旋转运动的情况下也能执行信息传输。