Оптическая система со стабилизацией изображения

Оптическая система со стабилизацией изображения

Реферат

 

Оптическая система со стабилизацией изображения содержит объектив и блок оборачивающих призм, установленный на кардановом подвесе. Оси вращения карданового подвеса расположены относительно фокальной плоскости объектива таким образом, что расстояние от фокальной плоскости объектива до оси карданова подвеса определяется с учетом соотношения, приведенного в формуле изобретения и включающего фокусное расстояние объектива, расстояние между входной и выходной гранями блока оборачивающих призм, длину хода осевого луча в блоке оборачивающих призм, коэффициент преломления материала оборачивающих призм и коэффициент демпфирования системы стабилизации. Блок оборачивающих призм может быть выполнен в виде системы призм Пехана или Порро. Технический результат - создание простой оптической системы, имеющей небольшие габариты и массу и обеспечивающей полную компенсацию отклонения визирной оси при колебаниях корпуса прибора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, связано со стабилизацией изображения наблюдаемых объектов в оптических приборах, работающих на подвижном основании, и предназначено для создания наблюдательных систем типа телескопа или бинокля.

Известны оптические системы со стабилизацией изображения, использующие в качестве стабилизирующих элементов оборачивающие призмы. Из наиболее близких - патент США № 4235506 (заявитель Fuji Photo Optical Co., Ltd., Япония) с использованием призменной оборачивающей системы, установленной на карданов подвес так, что оси вращения карданова подвеса располагаются на середине расстояния между объективом и окуляром.

Недостатком данной системы является то, что она позволяет достичь лишь частичной компенсации отклонения визирной оси при колебаниях корпуса прибора и, следовательно, не обеспечивает необходимого уровня коэффициента демпфирования системы стабилизации.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание простой оптической системы со стабилизацией изображения, имеющей небольшие габариты и массу и обеспечивающей полную компенсацию отклонения визирной оси при колебаниях корпуса прибора.

Для решения задачи предлагается оптическая система со стабилизацией изображения, содержащая объектив и блок оборачивающих призм (например, блок призм Пехана), установленный на кардановом подвесе, отличающаяся тем, что оси вращения карданова подвеса расположены относительно фокальной плоскости объектива таким образом, что выполняется следующее соотношение:

,

где L - расстояние от фокальной плоскости объектива до оси карданова подвеса;

F - фокусное расстояние объектива;

a - расстояние между входной и выходной гранями блока оборачивающих призм;

l - длина хода осевого луча в блоке оборачивающих призм;

n - коэффициент преломления материала оборачивающих призм;

- коэффициент демпфирования системы стабилизации.

Сущность изобретения заключается в том, что оптическая система со стабилизацией изображения, включающая в себя объектив и блок оборачивающих призм, установленный на кардановом подвесе таким образом, что выполняется соотношение (1), представляет собой оптическую систему, визирная ось которой определяется угловым положением блока оборачивающих призм и которая позволяет полностью компенсировать отклонение визирной оси прибора при отклонении его корпуса (и соединенного с корпусом объектива), но при сохранении углового положения блока оборачивающих призм. Стабилизация углового положения блока оборачивающих призм достигается путем его установки в корпусе прибора на кардановом подвесе и соединения с инерционной системой, имеющей момент инерции относительно осей карданова подвеса, или с осью ротора гироскопа. Инерционной системой являются сами призмы и другие элементы конструкции, обладающие моментом инерции относительно осей карданова подвеса.

На чертеже можно видеть оптическую систему со стабилизацией изображения, состоящую из объектива 1, закрепленного в корпусе оптической системы со стабилизацией изображения, и блока оборачивающих призм 2, установленного на кардановом подвесе с возможностью вращения относительно осей 3 карданова подвеса, причем оси 3 карданова подвеса расположены относительно фокальной плоскости 4 объектива 1 таким образом, что выполняется соотношение (1).

Прибор работает следующим образом. При колебаниях корпуса прибора в процессе наблюдения блок оборачивающих призм сохраняет свое положение в пространстве за счет момента инерции относительно осей карданова подвеса и, соответственно, сохраняется положение визирной оси прибора, определяемое положением блока оборачивающих призм. Выполнение соотношения (1) обеспечивает необходимую компенсацию отклонения визирной оси при колебаниях корпуса прибора и достижение заданного коэффициента демпфирования системы стабилизации изображения при минимальных габаритно-весовых характеристиках прибора.

Формула изобретения

1. Оптическая система со стабилизацией изображения, содержащая объектив и блок оборачивающих призм, установленный на кардановом подвесе, отличающаяся тем, что оси вращения карданового подвеса расположены относительно фокальной плоскости объектива таким образом, что выполняется соотношение

где L - расстояние от фокальной плоскости объектива до оси карданова подвеса;

F - фокусное расстояние объектива;

а - расстояние между входной и выходной гранями блока оборачивающих призм;

l - длина хода осевого луча в блоке оборачивающих призм;

n - коэффициент преломления материала оборачивающих призм;

- коэффициент демпфирования системы стабилизации.

2. Оптическая система со стабилизацией изображения по п.1, отличающаяся тем, что блок оборачивающих призм выполнен в виде системы призм Пехана.

3. Оптическая система со стабилизацией изображения по п.1, отличающаяся тем, что блок оборачивающих призм выполнен в виде системы призм Порро.

РИСУНКИ

Рисунок 1