УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ В СЪЕМОЧНОМ АППАРАТЕ Российский патент 1996 года по МПК G02B27/64 G02B27/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к аппаратуре для съемки объектов при установке съемочной камеры на колеблющемся основании или при удержании ее в руках оператора.

Известно устройство для стабилизации оптического изображения, содержащее два взаимно параллельных зеркала, отражающие поверхности которых расположены под углом 45^о к оптической оси съемочного объектива [1] Одно из этих зеркал управляется от гироскопа.

Недостатком известного устройства является наличие наклона изображения при панорамировании и малый коэффициент демпфирования при низких частотах колебаний съемочного аппарата.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для стабилизации оптического изображения киноаппарата, содержащее трехстепенной гироскоп с ротором, размещенным во внутренней рамке, установленной на оси с возможностью ее поворота относительно наружной рамки. При этом ось поворота наружной рамки установлена в опорах, закрепленных неподвижно относительно киносъемочного аппарата. Устройство содержит две системы коррекции рамок, а также два зеркала, установленных под углом 45 град. к оптической оси съемочного аппарата. Плоскости зеркал параллельны, причем плоскость первого зеркала расположена под углом 45 град. к оси вращения наружной рамки, а второе зеркало установлено неподвижно относительно съемочного аппарата [2]
Недостатком данного устройства является недостаточность коэффициента демпфирования при высоких частотах колебаний основания и сложность конструкции из-за наличия кинематической связи между гироскопом и управляемым зеркалом для обеспечения компенсационного поворота зеркала в масштабе 1:2, что приводит к дополнительной погрешности компенсации и увеличению потребляемой мощности электрического тока.

Целью изобретения является упрощение конструкции.

Цель достигается тем, что в устройстве для стабилизации изображения в съемочном аппарате, содержащем трехстепенной гироскоп с ротором, размещенным во внутренней рамке, установленной на оси с возможностью ее поворота относительно наружной рамки, ось поворота которой расположена в опорах, которые неподвижны относительно съемочного аппарата, две системы электрической коррекции рамок, а также два зеркала, установленных под углом 45^о к оптической оси съемочного аппарата, плоскости зеркал параллельны, причем плоскость первого зеркала расположена под углом 45^о к оси вращения наружной рамки, а второе зеркало установлено неподвижно относительно съемочного аппарата, первое зеркало жестко связано с наружной рамкой, ось поворота которой расположена перпендикулярно оптической оси съемочного аппарата.

На чертеже представлена кинематическая схема устройства.

Устройство содержит гироскоп, состоящий из ротора 1, внутренней рамки 2, закрепленной на оси 3 поворота, наружной рамки 4, закрепленной на оси 5 поворота, датчик 6 угла и датчик 7 момента системы коррекции внутренней рамки 2, датчик 8 угла и датчик 9 момента системы коррекции наружной рамки 4, а также зеркало 10, закрепленное на наружной рамке под углом 45^о к оси поворота 5, зеркало 11, установленное неподвижно на платформе 12 вместе со съемочным аппаратом 13.

Гироскоп и зеркала 10, 11 расположены в едином корпусе (не показано), при этом ось поворота 5 наружной рамки 4 расположена перпендикулярно оптической оси 14 съемочного аппарата 13.

Устройство для стабилизации оптического изображения работает следующим образом.

Устройство устанавливается перед объективом 14 съемочной камеры 13, затем включается электропитание и элементы системы занимают свои исходные положения.

При колебаниях съемочного аппарата вокруг оси Y происходит поворот неподвижного зеркала 11, что приводит к повороту изображения объекта съемки вокруг той же оси Y. Для устранения появляющегося поворота изображения подвижное зеркало 10 должно поворачиваться на тот же самый угол, но в обратную сторону, восстанавливая начальное положение изображения. Поворот подвижного зеркала 10 происходит непосредственно с поворотом наружной рамки 4, которая снабжена системой коррекции, включающей датчик угла 8, измеряющий угол наклона съемочного аппарата 13, и датчик момента 9.

Система коррекции внутренней рамки 2, включающей датчик 6 угла и датчик 7 момента, обеспечивает постоянство взаимного расположения ротора 1 гироскопа и оптической оси 14 съемочной камеры 13.

При горизонтальном панорамировании, т.е. при повороте съемочной камеры 13 вокруг оси Z, оба зеркала 10, 11, сохраняют взаимное расположение и, следовательно, разворот изображения отсутствует.

При вертикальном панорамировании цепь коррекции датчик угла 8 датчик момента 9 наружной рамки 4 обеспечивают угловую скорость вращения наружной рамки 4, равную угловой скорости разворота съемочной камеры 13.

Таким образом, компенсационный поворот зеркала 10 осуществляется совместно с наружной рамкой 4 и тем самым исключена кинематическая цепь управления подвижным зеркалом.

Крое того, крепление зеркала 10 на наружной рамке 4 гироскопа позволяет исключить высокочастотные колебания в силу демпфирующих свойств собственно гироскопа.

Использование: при киносъемках с колеблющегося основания. Сущность изобретения: устройство для стабилизации оптического изображения съемочного аппарата содержит трехстепенной гироскоп, ось поворота наружной рамки которого расположена в неподвижных относительно съемочного аппарата опорах. Под углом 45^o к оптической оси аппарата установлены два параллельных между собой зеркала, причем первое зеркало жестко связано с наружной рамкой, ось поворота которой расположена перпендикулярно оптической оси съемочного аппарата, а плоскость зеркала находится под углом 45^o к оси вращения наружной рамки. Второе зеркало установлено неподвижно относительно съемочного аппарата. Имеются две системы электрической коррекции рамок. 1 ил.

Устройство для стабилизации оптического изображения в съемочном аппарате, содержащее трехстепенной гироскоп, ось поворота наружной рамки которого расположена в опорах, неподвижных относительно съемочного аппарата, две системы коррекции наружной и внутренней рамок, два взаимно параллельных зеркала, установленных под углом 45^o к оптической оси съемочного аппарата, причем второе зеркало установлено неподвижно относительно съемочного аппарата, отличающееся тем, что первое зеркало неподвижно связано с наружной рамкой гироскопа, ось вращения которой перпендикулярна к оптической оси съемочного аппарата.