Оптический прибор Советский патент 1980 года по МПК G03B41/04 

(54) ОПТИЧЕСКИЙ ПРИБОР

1

Изобретение относится к оптикомеханической промышленности и может быть использовано в оптических приборах (в фото-, кино-, телевизионной и др . аппаратуре), устанавливаемых на основаниях, подверженных случайнь М колебаниям.

Известно устройство, обеспечивеистеее стабилизашпо изображения путем стабилизации части аэрофотоаппарата, а именно прижимного стола с пленкой, что в совокупности с объективом, имйошим особые оптические свойства, позволяет компенсировать случайные колебания изображения Ij. л

Однако область применения этого устройства ограничила необходимостью . использования специальных объективов и сложностью кинематики лентопротяжного тракта.

Устройства, обеспечивающие стабилизацию изображения с помощью дополнительных оптических элементов, получили в насто5пцее время значительно

большее распространение в связи с меньшими весами, габаритами и относительной простотой конструкции, что имеет решающее значение при установке оптических приборов на основаниях, наиболее остро воспринимающих нагрузку (самолеты, вертолеты, автомашины и т.д.).

В качестве таких компенсаторов используют, например специальные оптичес.кие клинья, устанавливаемые перед

to объективом и способные в зависимости от. случайных угловых колебаний основания, измеряемых датчиком угловых скоростей, посредством механизма обработки изменять величину своего

5 преломлякмдего угла и ориентацию в пространстве 2,

Наиболее близким к изобретеиию является оптический прибор со стабилизирующим устройством, содержащий объек20тив в оправе, регистратор изображения, датчик угловой скорости случайных колебаний и механизм отработки вызванных ими перемещений изображения относа-.,... тепьно регистратора ЗЗ.. Стабилизация изображения в устройстве осуществляется путем установки перед объективом дополнительной оптической афокальной насадки, состоящей из двух линз, образующих клин с переменным преломляющим углом. При этом одна из линз жест ко закреплена на оправе объектива, а другая, подвижная, связана с датчиком угловой скорости случайных колебаний посредством механизма обработки, выполненного в виде карданового подвеса с гироскопическим приводом. С помощью механизма отработки подвижная линза при колебаниях всего устройства Ьтабилизируется в пространстве, в реЗультате чего линзы получают перемаие Иие друг относительно друга, тем самым изменяя угол клина и компенсируя перемещение изображения относительно регистратора. Однако и этому устройству присущи такие недостатки, как большой вес и сложность конструкции, обусловленные наличием дополнительной оптической системы, и ухудшение качества иаофажения, в сравнении с качеством изобра жения, создаваемого одним объективом в стандартных условиях. Цель изобретения - упрощение конструкции, уменьшение веса оптического прибора и улучшение качества регистр руетлого изображения. Это достигается тем, что датчик уг ловой скорости случайных колебаний соединен через механизм отработки с оптичеркими элементами объектива, для которых . сГдУЛ| , 1сгду;1.сгду;1. где ),У I - абсолютные зн чения прираще ния аберрации в l расчетной точке поля нэоб ражения из ряда а расчетных точек при одина ковой децентри{хквке указанны элвугентов объек тива; R - разрешающая сп собность оптиче когч гфибора, м На представлена принципиальная схема оптического прибора с объективом Октон-б для реализации изобретения. Оправа объектива 1, регистратор изображения 2, датчик 3 угловой скорости сл чайньгх колебаний прибора вокруг оси перпендикулярной плоскости чертежа и механизм отработки 4 перемещений изображения относительно регистратора установлены на общем основании, испытывающем случайные колебания. Механизм отработки включает в себя поворотный рычаг 5, который соединен шарнирными тягами 6 и 7 с оправой 8 линзы 9 объектива и оправой 1О линзы 11. Оправы 8 и 1О сочленены с оправой цилиндрическими направляющими, оси которых проходят соответственно через точку О -центр кривизны второй поверхности линзы 9 к точку 0ч -центр кривизны первой поверхности 11. Объектив строит изображение наблюдаемых объектов в плоскости, совмещенной с регистратором изображения 2. При случайных колебаниях основания, все элементы оптического прибора, жестко связанные с этим основанием, испытывают те же самые колебания, т. е. при повороте основания вокруг оси, перпенди- . кул5фной к плоскости чертежа, на некоторый угол, все связанные с ним элементы оптического прибора так- же поворачиваются на этот угол. В результате поворота оптической оси прибора изображение с той же угловой скоростью перемещается относительно первоначального положения. Но одновременно с поворотом основания, т.е. появление скорости перемещения изображения, датчик 3 угловой скорости случайных колебаний выдает сигнал механизму отработки 4 перемещений изображения. При этом рычаг 5 посредством шарнирных тяг 6 и 7 поворачивает оправы 8 и 10 вокруг осей, проходящих соответственно чфез центры кривизны 0л и Оу В результате этих поворотов вторая поверхность линзы 8 и первая поверхность линзы 11 остаются центрированными, а соответственно первая и вторая поверхности этих линз децентрируются, вызывая перемоцение изображения, обеспечивающее компенсацию скорости перемещения изображения, вызванную случайными колебаниями основания. Следует отметить, что конструкции кинематических связей между децентри5руемьгми элементами и механизмом отработки так же, как и конструкция самого механизма отработки, могут быть всевозможными. Однако децентрировка двух произвол но-выбранных элементов объетива, обес печивая компенсацию скорости случайного перемещения изображения, не позволяет сохранить качество изофажения потенциально заложенного в оптический прибор а позволяет лишь упростить кон струкшпо прибора и уменьшить его вес. Поэтому рассматриваемое изобретение предлагает осуществление компенсации скорости случайного перемещения изображения при сохранении качества изображения, которое обеспечивает прибор в статическом состоянии. Таким образом, К-ый и Р -ый оптические элементы объектива (поверх ности линз, отдельные линзы или их сочетание), децентрировка &к, и Ьр которых позволяет осуществить компенсацию перемещения изображения, определяют из условия сохранения качества изображения l lr -v;i;| i .islcfuvil 2R в каждой -ой из П расчетны точек поля изображения. Условие возможности компенсации скорости движения изображения можно представить вы ражением (.1 к °.,i,--;ii и ния при одинаковой децентрировке К и Р-го элементов объектива. Из условия вь1текает, что величины децентрировки &К К-го и бр Р-го элементов объектива должны бы связаны соотношением . Wn ,. . Таким образом, децентрировка определенных элементов объектива, позво-. 7 ляет осуществлять компенсацию скорости случайного движения изображе1шя не ухудщая качества изображения, заложенного в оптический прибор при его расчете. Формула изобретения СЛтический прибор, содержащий объектив, регистратор изображения, датчик угловой скорости случайных колебаний прибора и механизм отработки, вызванных ими случайных перемещений изображения относительно регистратора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, уменьшения веса и улучшения качества регистрируемого изображения датчик угловой скорости случайных колебаний соединен через механизм отработки с оптическими элементами объектива, для которых M,. . jcfAv;i,-lcyAyi.;u4 :. и1сГдУ/||- абсолютные значения приращения аберрации в С ой расчетной точке поля изображения из ряда п расчетных точек при одинаковой децентрировке указанных элементов объектива; R - разрешающая способность оптического прибора в статике в мм . Источники информации, привятыв во внимание при экспертизе 1. Авторхжое свидетельство СССР 380951, кл аО1 С 11/О2, 1972. 2. Патент США № 32122420, кл. 95-12.5 опублик. 1963. 3. Патент Англии, № 1168261, кл.(42 ,, опублик. 1967 (прототип).