DE1944189A1 - Optisches System mit Bildstabilisierung - Google Patents
Optisches System mit BildstabilisierungInfo
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
- G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
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Description
yy-t.) Γ-.**, κ c rtle ν ο ν :: R 1 ti4η ι οS>
rHpi.-I.V J Γ^ίΓΝ CRASEMAN.N ; t .^ ,_;
'"■» i * !»t» r. wit! ie
Nciu CWi* Btrjsir. it
OPTICAL RESEARCH AND DKVIJWPItENT C0n?0SEÄT10M
Optisches System mit
Die Erfindung betrifft; ein optisches System mit BiId-
»tabällelerung gegen zufällige Bewegungen d«s Syeterns. Die Erfindung
1st irsbesondere auf Kameraoptiken oder Pernrohre anwendbar,
UIe ec befestigt oder gehalten sind, daß zufällige
3^¥«gungen auf βla ausgeübt werben können.
Zar Erzielung der gewünschten Bildetabilisierung besitzt
das optisch* System gealft der Erfindung ein erstes Teleskop mit
der TergröÄerung M1, das starr im Strahlengang des Systems ani&t
und das ?on einem betrachteten Gegenstand ausgehende
Liohfc aufnimmt, ein sweites Teleskop mit dar Vergrößerung Mg,
kardanisch das Xn te Bug auf die Achse des Strahlengang^ /auf gahSngt ist,
und <aine Stabilisierungseinrichtung zur Aufrechterhaltung einer
konstanten Winkelorientierung der zweiten Teleskopachse in bezug auf dia Ziellinie zu dea betrachteten Gegenstand, wobei das zweite
Teleskop d&a Licht rom ersten Teleskop übernimmt und die Vergrößerungen der beiden Teleskope durch die folgende Gleichung
in ßesl«hut>g miteinander stehen:
♦ M1 « 1 · 1/M2.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daft das zweite
Teleskop unmittelbar hinter dem erotan Teleskop ohne optisches
009812/122T 2,t.,;„n-
ORlQlNAL
Zwischenelement angeordnet werden kann.
Erfindung«gemäß ist bei einer Ausführung ein reflektierendes
und verschiebendes optisches Element, z.B. ein Prisma, zur Umkehrung des stabilisierten Lichtes zwischen dem ersten und zweiten
Teleskop vorgesehen. „
Ein zus&tzliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
die Optiken des ersten starren Teleskops und des zweiten kardanisch
aufgehängten Teleskops durch Einfügen eines dritten starren Teleskops
in den ausfegetenden Strahlengang des optisch stabilisierten
Lichtes zur direkten Betrachtung alt dem Auge abgeändert werden können. Bei dieser Ausführung der Erfindung ist das dritte in bezug
auf die Achse des Strafclftnganges starre Teleskop so angebracht,
daß es das ve® zweiten Teleskop austretende Licht aufnimmt.
Aus diesem Teleskop tritt das Lieht stabilisiert für die
Betrachtung Bit einem op&l&eheEt System oder mit dem Auge aus, wenn
das erste, zweite und dritte Teleskop Vergrößerungen aufweisen,
die durch folgende Gleichung miteinander verknüpft sind:
♦ M1 * 1 - 1/If2-* !/M2M3.
Bei einer anderen Ausführung der Erfindung ist ein Bildschirm vorzugsweise innerhalb des ersten Teleskopes angebracht.
Dieser Bildschirm kann so eingerichtet sein, daß sich die Intensität
oder Fokussierung des vom betrachteten Gegenstand eintretenden
Lichtes variieren ISBt5 die Wellenlänge des von einem Gegen»
stand aufganoiaiaenea Lichtes oder die Größe des projisierten
Bildes verändern ISBt.
Weitere
009112/1227
Weiter· Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Es seigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines optischen Stabilisators mit einem starren Telskop mit aufrechtem Bild und
•inen kardanisch aufgehängten Spiegelteleskop, das gegen zufällige Bewegung stabilisiert ist:
Fig. 2&9 schematiiche Darstellung des Stabilisators der
Fig. 1 alt einer Winkelverschiebung durch eine zufallige Bewegung;
Flg. H die achematisehe Darstellung eines optischen WeItwinkelstabillsators mit einen starren astronomischen Teleskop
mit negativer Vergrößerung maa einem kardanisch aufgehängten
Teleskop mit aufrechtem Bild, das gegen zufällige Wirbelbewegung
stabilisiert 1st;
Fig· 5 die schematisch· Darstellung dee optischen Stabilisators der Flg. 4 bei einer Winkelverschiebung durch zufällige
Bewegung;
Flg. 7 einen optischen Stabilisator zur Erzeugung eines
stabilisierten Kamerabildes mit einen Umkehrprisma, wobei der dargestellte Stabilisator durch zufällige Bewegung abgelenkt ist;
Flg. 9 den Strahlengang eines Stabilisator für stabilisierte* direkte Betrachtung mit dem Auge; und
Fig. 10 die schematische Darstellung eines optischen Stabilisators mit einer Bildschirmeinrichtung inrarfcalb des ersten
Teleskops. 009812/1227
Tn
In den Flg. 1 und 2 ist ein optisches· Stabilisator gezeigt, der aus einen Gehäuse A besteht, in welchem angrenzend
An eine Liehteintritts öffnung konzentrisch zur optischen Achse D
•in Teleskop B starr befestigt ist. Hinter dem starren Teleskop
B befindet sich ein Teleskop C, das in einer kardanisehen Aufhängung E in der optischen Achse 0 schwenkbar angeordnet ist.
Nach dem Teleskop C folgt eine la Gehäuse A befestigte Objektiv»
tttse F, die sur Fokussierung des umgekehrten. Bildes I des Gegenstandes 0 innerhalb des Gehäuses A dient.
Das in Fig. 1 strlohllert dargestellte Gehäuse ist lichtundurchlässig» Es schlieft den Stabilisator gegen störendes Licht
ab, bildet ein gemeinsames Eleaent, an den die Elemente des
Stabilisators befestigt werden können und besitzt an eines Ende
die Lichteintritt«öffnung 14.
bar " . .-"■"■-
Qalileisehes Fernrohr sit aufrechten Bild gezeigt. Das Teleskop
B ist mit seiner optischen Achse in der Achse D angeordnet und
enthält eine bikonkave Linse 19 und bikonvexe Linse 20. Da es
starr befestigt 1st, wird das Teleskop B durch zufällige Bewegung des Gehäuses A versebweckt.
Das stabilisierte Teleskop C ist ein Spiegelteleskop mit aufre&htea Bild und positiver Vergrößerung. Das dargestellte
Teleskop C besitzt eine negative Meniskuslinse 25, die das Licht zu» Sjiegel 26 ablenkt. Der Spiegel 26 reflektiert dieses Lieht
ia wesentlichen auf eine reflektierende, versilberte Fläche 27
an der Rückseite der Linse 25. Hierauf wird das Licht wiederua
009112/1227 ~
.in wesentlichen von der versilberten Fläohe 27 durch die bikonkave
Linse 28 reflektiert und tritt aus den stabilisierten Teleskop C aus.
Das stabilisierte Teleskop C ist im Qehäuse A mit einer kardaitzchen Aufhängung B schwenkbar gelagert. Die kardanisohe Aufhängung
E hält das Teleskop C in einer raumfesten Lage nahe der optischen Achse D und gestattet dem stabilisierten Teleskop C um swel zueinander senkrechte Achsen su schwenken» die jeweils zur optischen
Achse D senkrecht stehen. Die kardanisch· Aufhängung E arbeitet ■it dem Kreisel J Susannen und ermöglicht dem stabilisierten
Teleskop C auch bei Xnderungen in der Einstellung sufolge zufälliger Bewegung des Gehäuses A eine konstante Ausrichtung beizubehalten.
Zur Erzielung dieser konstanten Ausrichtung des Teleskops
C sind der Kreisel J und die kardanische Aufhängung E gemäß dem
an sich bekannten Prinzip konstruiert, um eine Stabilisierung gegen kleine Wirbelbewegungen verhältnismäßig hoher Frequenz zu
bewirken. Solche Vibrationen werden durch das Zittern einer menschlichen Hand hervorgerufen, welche die Einrichtung hält,
durch mechanische Vlbrationen, die auf den Stabilisator von einer
vibrierenden Plattform übertragen werden, wie z.B. auf einem
Schiff oder Flugzeug, oder durch irgendeine andere schwankende
Bewegung, die das Bild Z verschieben würde. Außerdem können die
kardanlsche Aufhängung S und der Kreisel J so angeordnet sein, d&A sie mitgeschwenkt werden können, wenn das optische Instrument
mit gleichbleibend konstanter Winkelgeschwindigkeit bewegt wird, um eine Szene abzutasten oder einem bewegten Gegenstand su folgen.
Der 009812/1337
Der Strahlengang der FIg. 3 zeigt das starre Teleskop B
und stabilisiert« Teleskop C in einem Stabilisator in starken
Linien, wobei die Aohse D durch eine zufällige Bewegung um einen Winkel 0 von dem eintreffenden Strahl 30 abgelenkt ist, der von
dem Gegenstand 0 (nicht dargestellt) ausgeht. Um ein gegen suftllige Bewegung stabilisiertes Bild I su erzeugen, muA der stabill·
eierte Lichtstrahl 34 aus dem Teleskop C parallel zur optischen
W Achse D des Stabilisators austreten. Erflndujigs gemäß wird die
Parallelstellung eines austretenden Lichtstrahles zur Achse D
durch Ab@tiBM&&ng der Vergrößerung H1 eines starren Teleskops B
und Mg eines stabilisierten Teleskops C auf die allgemeine Formel
erreicht:
♦ M1 « 1 -
An Hand der Fig. 3 kann die spezielle Ableitung jenes Teiles
der obigen Formel verstanden werden, die auf einen Stabilisator
der Fig. 1-3 anwendbar ist. Zufolge zufälliger Bewegung fällt
der 7om Gegenstand 0 (nicht dargestellt) ausgehende Strahl 30
mit einem Winkel θ zur Aohse D in das Teleskop B ein. Beim Durchgang durch das starre Teleskop B wird der Strahl 30 um einen
Winkel abgelenkt, der de« Einfallswinkel zur Achse D multipliziert
mit der Vergrößerung des Teleskops B gleich ist. Diese Ablenkung
wird mathematisch ausgedruckt als : M1O.
Das von Teleskop B als abgelenkter Strahl Jl austretende
Licht des Gegenstandes 0 feilt in das stabilisierte Teleskop C
mit einem Winkel ein, der seiner Ablenkung von der ursprünglichen
Ziellinie 009111/1221
-■7 -
Ziellinie J2 η» ObJtkt 0 entspricht/Dieser Einfallswinkel
kann durch Subtraktion .der Ablenkung dee Strahles 31 in starren
Teleskop B von der VliriMlversohlebung 0 des Stabilisators ausgedrückt werden:
(0 - M1O)
Dealt ein stabilisierter Lichtstrahl 34 austritt, nuB das
stabllMerte Teleskop C den abgelenkten Strahl 31 sur optischen
Achte D parallel richten. Da die optische Achse D um einen Vlnkel 9 tor ursprungllecen Ziellinie 32 versehwenkt wurde, kann
die erforderliche Ausrichtung des abgelenkten Strahles 31 durch das Teleskop C durch die*·» Vlnkel 0 ausgerechnet werden:
• « M2 CO - U1Q)
Diet· let Et β Porsttl kann leicht naeii *: aufgelöst werden,
UK die speslelle Stablllsiersn<gsfcrael iu erhalt@ns al· auf den
Stabilisator der Fig. i - 3 anwendbar 1st:
■ ι - 2
Die 91g· 1-3 enthalten spesielle Ausfflhrungsbelsplele
de,· starren Teleskop· B Bit einer positiven Vergrößerung von 7/S
und de· stabilisierten Teleskop« C «it einer positiven Vergrößerung von 8« Diese Kombination der Teleskope stellt eine
Stabilisatoroptik dar, die bei der Objektivlinse F eine Vergrößerung von 7 besltst und ein swecknfißlgee mathematisches Beispiel bildet. Durch Einsetten anderer VergrPßerungswerte In die
abgeleitete Stablllsierungsforael wird ersichtlich, daß verhiltnisaißig hohe Oesantvergrößerungen erreicht werden können,
wenn 009812/1227
wenn sich dl· Vergrößerung M1 des starren Teleskops B dem Wert
♦1 nähert.
Es ist notwendig, deft das starre Teleskop B das abgelenkte
!sieht E um einen kleinen Winkel von der Ziellinie 32 ablenkt.
Wenn keine Ablenkung stattfindet (d.i. wenn sieh die Vergrößerung
PL des starren Teleskope« B des Wert +1 nähert), wird keine
Stabilisierung erreicht.
Der erfindungsgsmäfte Stabilisator kompensiert nur Winkelabweichungen der optischen Achse D in besug auf den betrachteten
Gegenstand 0. Wenn das Gehäuse A anders als kippend oder seitlich
bewegt wird, tritt keine Stabilisierung ein und es ist auch normalerweise keine erforderlich. '
An land Umr Fig. * - 6 ist eine andere AusfOhrungsform des
Stabilisator dargestellt, die sieh insbesondere sur Stabilisierung
des Bildes einer WeltwinkeXlcamera eignet. Dieser Stabilisator
«nt-hftlt ein starres, ein umgekehrtes Bild lieferndes astronomisches
Fernrohr B mit negativer Vergrößerung kombiniert mit einem stabilisierten terrestrischen Fernrohr 0 (von striehlierten Linien was-
-seblossen)'"mit positiver Vergrößerung, wobei das Gehäuse A- sveeke.
tesserer überslchtllehkeit weggelassen wurde..Das astronoaiseho
-?«rfi70hr "B ist eiii Keplersohes Fernrohr und besteht aus einer
ersten bik©m?@29£i '£>iisse ^9 und einer »weiten bikonvexen'Linse 50.
Das stabilisierte.terrestrische Fernrohr C ist ein Qallleisehas
Fernrohr und enthält «in» bikonvexe Linse 55 sowie eine bikonkave
Linse 56. Ähnlich "dem früher beschriebenen Stabilisator hat *&&a
: starre
00981 2/12 27
1944183
starre Fernrohr B seine Achse in der optischen Achse D und das
stabilisierte Fernrohr C ist ebenfalls nahe der Achse D in einer kardanlschen Aufhängung E befestigt.
In der in den Fig. 5 und 6 dargestellten verschwenkten
Lage ist die Ablenkung des Lichtes innerhalb des gezeigten Stabilisators analog dem Stabilisator der Fig. 1-3. Der eintretende
Lichtstrahl 30 ffillt in das starre Fernrohr B ein und wird zufolge
der negativen Vergrößerung H1 des Fernrohres B im Uhrzeigersinn
unter die optische Achse B abgelenkt. Der austretende abgelenkte
Strahl 31 geht durch das stabilisierte Fernrohr C und wird darin so abgelenkt, daß er parallel sur optischen Achse D austritt.
Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich 1st, erzeugt das von einem
Gegenstand O kommende, durch eine Objektivlinse F fokusslerte Licht bei» Durchgang durch den gegenständlichen Stabilisator ein
aufrechtes und verkleinertes Bild I. Die Stabilisierungsformel
für diesen Stabilisator ist identisch mit der speziellen, für die Fig. 1-3 abgeleiteten Formel.
In Flg. 4-6 ist ein mathematisches Beispiel einer Stablllsatoroptlk dargestellt, die eine QesamtvergrOßerung von 5/1&
andbr ObjektJlvlinee F hat. Das starre Teleskop B besitzt eine
negative Vergrößerung von 1/4, während das stabilisierte Teleskop
C eine positive Vergrößerung von 5/4 hat.
In den Fig. 7 und 8 ist ein weiterer Stabilisator gezeigt,
der zwischen dem starren Teleskop 3 und dem stabilisierten Teleskop
C reflektierend« Flächen anwendet. Dieser Stabilisator 1st in einem Gehäuse A enthalten und umfaßt ein ein umgekehrtes Bild
lieferndes starres Teleskop B mit aufrechtem Bild νότα Galileisehen
009812/1227
194-4199
- ίο -
Typ, das angrenzend an die Lichteintrittsöffnung 68 angebracht ist. Die optische Achse des Teleskops B fällt mit der
optischen Achse D des Stabilisators zusammen und es enthält eine bikonkave Linse 79 gefolgt von einer bikonvexen Linse
Das Licht fällt naeh dem Passieren des starren Teleskops
B auf ein üralankprisma G. Dieses Prisma hat die Gestalt eines
gleichschenkligen Dreiscks, dessen Seiten mit de? Basis im
dargestellten Fall J@ einen Winkel von 30° einschließen. Der
W aus dem starres* Teleskop B austretende abgelenkte Strahl 31
tritt an äw Stirnfläche 91 in das Prisma G ein, und trifft
auf'die erste reflektierende RÜckfloche 92. An der Fläche 92
wird das Licht innen sur Rückseite der Stirnfläche 91 reflektiert.
An der Rückseite der Fläche 9i, die das Licht ihrerseits auf die
dritte reflektierende Fläche 93 ablenkt, erfährt dieses eine
aweite Reflexion. Mach deia Einfall auf die dritte Reflexionsfläche wird das Lieht von dort zurückgeworfen und tritt durch
die Fläche 91 aus dem Prisma Q aus, so daß es in das stabilisierte
Teleskop C fällt.
Das speziellef in Pig. 7 dargestellte Prisma Q ist nur ein
Beispiel für verschiedene reflektierende und-. uralerkande Elemante,
die verwendet werden können. Dieses Prisma G hat zw-i Eauptfunktlonen,
die am zweckmäßigsten unter Anwendung einer imaginären reflektierenden Fläche 95 beschrieben werden können, die in einem
Abstand y hinter der Fläche 91 des Prismas G liegt. Erstens verschiebt das Prisma den Meg des reflektierten Lichees um einen
Abstand d vom Punkt seines Auftretens auf der imaginären Fläche
95. Zweitens wird des vom Prisma austretende reflektierte Licht .
" 0Q9&12/1227 ■
-11 -
für Jeden Winkel β, ua den es in besug auf die Fliehe 91 des
Prisma« O geneigt ist,, um einen Winkel 2 θ in bezug auf den
einfallenden Strahl abgelenkt. Hinsichtlich der Ablenkung dieses Lichtes dient das Prisma Q als wirksame reflektierende Fliehe
im optischen Weg swlsehen dem starren Teleskop B und dem stabilisierten Teleskop C. .
An Hand des Strahlengangee der Flg. 8 kann gezeigt «erden,
<&a* die Stabilisation des Lichtes durch den dargestellten
Stabilisator der folgenden Formel entspricht:
-M1 ■ i - 1/H2. ' * "
Der vom Gegenstand 0 (niefit dargestellt) eintretende Lichtstrahl
30 geht durch da· starr· Teleskop B und wird um einen Winkel M1O
abgelenkt· Der Strahl JO* WiM mti» 4#ü "■.':>
2 oM ^gelenkter Strahl 31 »uf das Prisma <S aus. Dme mit sste©? -. : J^ 91
senkrecht tür optisohen Achse D angeordnete Prisma G wir^s als
verschiebende mtt reflektierende Fliehe 95 in einem Abstand y
hinter der Stirnfllohe 91· t>as Licht tritt aus dem Prisma 0
(als versohiebungafliehe) von einer Stelle auf der imaginiren
Fliehe 95 »us, die um den Abstand d von dem ursprünglichen
Punkt des Einfalles'auf dieser imaginiren Fliehe verschoben ist.
Her Strahl 32 tritt aus dem Prisma 0 als reflektierende Einrichtung von der verschobenen Stelle auf der Fliehe 95 mit einem
Winkel aus, der entgegengesetzt gleich dem Einfallswinkel des Strahles 31 auf der imaginiren Fliehe 95 1st. Mathematisch ausgedrückt 1st der Winkel des austretenden abgelenkten Strahles 32
in besug auf den einfallenden Strahl 30:
β + 00-9912/122T
1 Hierauf
BAS OR)QiNAt
Hierauf geht der abgelenkte Strahl 32 durch das stabilisierte
Teleskop G und tritt von diesem parallel sur ursprünglichen
optischen Achse D aus. Mathematisch ausgedruckt ergibt diese
Besiehung:
M2 (Ö ♦ M1O) * Q .
Bei Auflösung nach M* findet man die obige Gleichung übereinstinaend mit der früher erhaltenen Formel:
* · -M1 · i - 1/M2 .
Diese Olelohung unterscheidet sich von der für die Flg. 1 - 6
abgeleiteten aathenat!sehen Besiehung darin, daft sie die negative
Lösung für M* darstellt. Diese negative Lösung ist eine direkte
Funktion der Eigenschaften des Prlanaa β beim Reflektieren des
abgelenkten Strahles 31«
Hinelohtlieh der Raflexlonseigenschaften des Prismas 0
1st die oben abgeleitete Gleichung zutreffend, wenn die reflektierende Einrichtung ein· tatsachliche reflektierende Fliehe
■"-"■
enthtlt und das Reflexloetsgeeett befolgt, wonach der Aus tritt s winkel 2 θ für Jeden Klnfallswinkel Q ist. Es sind reflektierende Einrichtungen bekannt, bei denen Licht parallel sum einfallenden Strahl austritt. Diese Einrichtungen bewirken keine Stabilisation in der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung.
enthtlt und das Reflexloetsgeeett befolgt, wonach der Aus tritt s winkel 2 θ für Jeden Klnfallswinkel Q ist. Es sind reflektierende Einrichtungen bekannt, bei denen Licht parallel sum einfallenden Strahl austritt. Diese Einrichtungen bewirken keine Stabilisation in der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung.
In den Flg. 1-8 sind Stabilisatoren gezeigt, bei denen
Licht von einem Gegenstand 0 den Stabilisator parallel zur
optischen Achse D verlfiftt, um so ein stabilisiertes Kamerabild
su erzeugen. Dagegen verlangen optische Sichtgerate, wie Fernrohre
' " 006812/122T
und Feldstecher, Lieht, das vom Stabilisator parallel sun einfallenden Llehtstrafal austritt.
Fig. 9 se igt den Strahlengang eines Stabiliaators, in dem
Licht für optische Sichtgeräte stabilisiert wird. Der dargestellte Stabilisator enthtlt s*el starre Teleskope B und H1
Ewiichen denen sich ein stabilisierte» Teleskop C befindet. Die
Teleskope B, C und H sind afokale Instrumente, die hier mit
positiver Vergrößerung M1 für das Teleskop S, M2 für das Teleskop
C und M, für das Teleskop R geeeigt sind. Durch gegenseitiges
Abstimmen der Vergrößerungen in den entsprechenden Teleskopen
gem&ft der folgenden Formel wird ein optisch stabilisiertes Bild
erreicht:
♦ K1 ■ 1 - 1/H2 ♦
Die Flg. 9 1st unter der Annahme gezeichnet, daß eine sufallJge Bewegung das uebluce um den Winkel θ geschwenkt hat.
Der aufgenj mi im· Lichtstrahl 30 fällt in das starre Teleskop B
und tritt dort unter einen Winkel M1Q sur Qehfiuseachse aus. Das
als erster abgelenkter Strahl 51 vom atarren Teleskop B könnende
Licht tritt dann in daa stabilisiert· Teleskop C alt einem gegenüber des) Strahl 30 abgelenkten Winkel ein, deutlich mathematisch
ausdrückt Als: θ - H1O·
Beim Einfall dieses abgelenkten Strahles 31 in das stabilisierte Teleskop C wird er darin so abgelenkt, daß er unter einen
Winkel austritt, der mathematisch besehrieben werden kann als:
M2 (β - M1O) .
Beim 009812/1227
1944109
Beia Austreten aus die« stabilisierten Teleskop C als
swelter abgelenkter Strahl 35 ftllt das Lieht in das swelte
starre Teleskop H alt einea Einfallswinkel sur optlichen Achse
D, der ausgedrOekfc »erden kann:
0~- M2 (0 - M1O)
Bei» Austritt aus de* streiten starren Teleskop H nuß der
stabilisierte Strahl 3* parallel sum einfallenden Strahl 30 sein.
Ois das su esreieH®!!, buA der stabilisierte Strahl un einen Winkel
H entgegne 4te Utoseigersüin von der optischen Achse D abgelenkt
w«rden8 was dl* f eisende Besiehung ergibt: ,
K5 [β - M2 ce - M1O)] « ο. .-.'
Bei Auflösung der obige» Gleichung nach M^ wird die früher dargelegte optische Stabilisierungeforsel erhalten.
In einen spesiellen aatheisatiecken Beispiel, wenn das
starre Teleskop S «ia· TergrOAerung M1 * 5/6» das stabilisierte
Teleskop C eine fergrSAerung Mg B 5 und das zweite starre Teleskop
H eine Vergreeerung M5 « $ hat, ergibt sich ein optisch stabilisiertes Bild Bit einer VergrS&erung 25.
Bs 1st verstflndlieh, daft bei allen früheren Beispielen an
Stelle der spesiell dargestellten Teleskope selch» alt änderest
Aufbau und aifc versehledeoeii !»insenkoablnationen verwendet werden
k0nn«n. Diese Teleskope BOssen nur eine Vergr5flerung innerhalb
d@r Grensen der dargelegten Foreeln aufweisen und au&erdem Bit
parallel gerichteten Lieht arbeiten.
'/ig. 10 seigt schesatiseh eine abgeänderte Ausführung
eines. erfindungsgeofiSen optischen Stabilisators mit eine« BiId-
sohli
0091127122T
schirm innerhalb de· starren Teleskops B. Dieser Stabilisator
hat ein starr·· Teleskop B Bit einer Vergrößerung K1 * - 1/3 und
•In stabilisierte· Teleskop C alt einer Vergrößerung N2 & 4/3.
Durch Einfügen des Bildschirmes H wird der dargestellte Stabilisator Insbesondere tür Erseugung eines veränderlichen stabilisierten Weltwinkelbl lass geeignet.
Der Bildschirm H, der in das starre Teleskop B eingefügt
su sehtn 1st, kann eine optische Einrichtung sein, auf deren
Fliehe 102 ein Bild auftritt undflle das Bild auf der Flache
darstellt. Durch solche Einrichtungen wird entweder die Inten·itIt
erhSht oder die Wellenllnge geändert oder die OrSAe des auf der
Fläch» 102 profilierten Bildes geändert.
Das starre Teleskop B* das den Bildschirm H enthält, besltst eine erste Sammellinse 101. Diese nisessfc das Licht ron einem
Gegenstand 0 auf und fokussiert es su einem reellen umgekehrten Bild auf der Bildfläche 102 des Bildschirmes H. Der Bildschirm
H verarbeitet seinerseits dieses Bild durch direkte Übertragung
eines geänderten Bildes auf die Fläche 103. Wie insbesondere aus Flg. 11 su ersehen 1st, wird das Bild auf der Fläche 103
umgekehrt und das Lieht auf die Linse 105 gestrahlt. Die Linse
105 nimmt das Licht des Bildes auf der Fläche 103 auf, kehrt es um und richtet die Strahlen parallel, so daß das aus dem
Teleskop B austretende Licht aus parallelen Strahlen besteht, die su einem Bild des Gegenstandes 0 fokussiert werden können.
Bei der Anwendung des Systems wird das vom Gegenstand 0
ausgehende Licht durch die Sammellinse 1Oi aufgenommen und verarbeitet, indem ein umgekehrtes reelles Bild auf der Bildfläche
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194418?
102 des Bildschirmes H «rseugt wird. Dieses umgekehrte Bild wird *
durch den Bildschirm H Io einer geänderten Form übertragen 9 und
wie in Pig. 11 geselgt* auf der Fliehe 103 dargestellt. Das von
der Flach* 103 austretende Licht gelangt in die Kollimatorlinse
105. Von dieser Linse treten umgekehrte parallelgeriehtete Strahlen
des Gegenstandes O aus, wobei das Teleskop B in diesem Beispiel
eine QesaHtvergröAerung von -1/3 hat.
Naeb des Austritt aus dem. Teleskop B fällt das Licht in das
stabilisierte Teleskop C. Im stabilisierten Teleskop C wird dme
umgekehrte Bild mit einer Vergrößerung von H/3 vergrößert.
Da das Teleskop C in der kardanischen Aufhangung D stabilisiert
ist, wird «Ina zufällige Schwenkung der optischen Achse D des
dargestellten Stabilisators in stabilisierten Teleskop C nach
dem oben dargelegten Prlncip kompensiert. Hierauf tritt das Licht aus dem Teleskop C parallel sur optischen Achse D aus und erzeugt
ein stabilisierte« aufrechtes Weltwinkelbild I, wenn die Strahlen durch die Objektlvllnse F fokussiert werden.
Bei weiterer Untersuchung 1st ersichtlich, daß der Bildschirm H in mehreren der verschiedenen Teleskope der dargestellten
Stabilisatoren angeordnet werden kann. Die spezielle Einfügung des Bildschirmes H lsi starren Teleskop B geraSfi Fig. 10 erfolgt
möglichst frCfe in den Strahlengang. Diese frühe Anordnung des
Bildschirmes H ermöglicht es, da£ das reelle auf die Bildflache
102 projlsierte reelle Bild im wesentlichen keinen Lichtverlust
t und eine Linse mit hoher Kolllmation verwendet werden
en · kann. Durch andere Anordnung/des Bildschirmes H wird die Ansahl
■ der
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- it -
der optischen Elemente erhöht, welche das Licht passieren muß,
was einen nachteiligen Einfluß auf die Bildintensität an Bildschirm H haben kann.
Der vorstehend sowie in den Patentansprachen verwendete
Begriff "Vergrößerung eines Teleskops" ist als Verhältnis des
Winkels der austretenden Lichtstrahlen durch den Winkel der entsprechenden eintretenden Lichtstrahlen definiert. Dabei werden
beide Winkel in bezug auf die Achse des Teleskops gemessen, und «war als positiver Winkel entgegen den Uhrfeigersinn und als
negativer Winkel im Uhrseigersinn. Positive Vergrößerung entspricht daher dem Pall, daft einfallende und austretende Strahlen
gegen die etlbe Seite der Teleskopachse gerichtet sind, und negative
Vergrößerung dea Fall, tlafi die Strahlen nach entgegengesetzten
Selten der Teleekopaohse gerlohtet sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung im einzelnen zum besseren
Verständnis anhand konkreter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist verständlich, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen Is Rassen des Srfindungsgedankens ausgeführt werden
können.
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Claims (1)
- OPTICAL RESEARCH AHD DEVELOPMENT CORPORATIONP a t β a t α η s ρ ρ Ü ο h e :Optlsohe/s Sfstem ait Sildstabllisierung gegen zufälligeems, g#k»nns®lehnet durch ein erstes TeleskopCB) mit dt? ¥@s'gr@&mmg Μ-,, das starr im Strahlengang desangeordnet ist uad das von einem betrachteten Gegenstand eingehende Lieht aufninst, ein sweifces Teleskop (C) mit der Vergrößerung Hg das in ^®§iig auf al® Achse des Strahlenganges ■ - kss.ruani.t-ch (1) anfgeMogt ist, und eine Stabillsierungseinrichtung (tf) aur 'AttfraehterhAltung «iner ksnsfcaaten Winkelorientierung der sveittn SeleskopseHe« Is besug auf die Ziellinie zu den betr&ähtetra 9@^eisßt&!^, wobei das sweite Teleskop das Licht, vom ersten Taleekep HbenilsBf; and .die Vergrößerungen der beiden
Teleskop« Snr@h die folgende Glsichung In Seeiehung miteinander steven:2, Optisches Bestes nm<sh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS das vas ersten Teleskop (B) ausgehende Licht unmittelbarin «ims £W$ite Teleskop (€) gelangt und die Vergrößerungen durchfolgende> , 00Θ812/ V22f ';■■■,..folgende Gleiehung in Besiehung miteinander stehen:♦MJ ■ l - 1/M2 .3. Optische· System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal !wischen den beiden Teleskopen (B, C) eine reflektierende ▼orriohtung (26) angeordnet 1st, welche das Licht unter einem entgegengesetzten, de« Einfallswinkel entsprechenden Reflexionswink·! reflektiert, wobei die VergrOBerungen der Teleskope durch folgende Gleichung In Besiehung miteinander stehen:-H1 « 1 - UH2 .h, OptlsoÜes System nach Anspruah it dadurch gekennzeichnet, dam ein dritte· Teleskop (B) mit der Yergr^Serung M, starr im Strahlengang des Systems angeordnet ist, wobei da® aril-te Teleskop das Lieht, vom «weiten Teleskop (C) übernimmt und die ▼ergrOserungen der Teleskope durch folgende Gleichung in Besiehung miteinander stehen:JHI1 · i - 1/M2 ♦ 1/M2M3 .5» Optisches System nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn· selehnet, dal die Optik eines der Teleskope einen Bildschirm enthält.6; Optisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, · das die Optik des ersten Teleskops einen Bildschira enthält.Lu 0 0 9 812/122 7■■ - 20 V7. Optisches System nach den Ansprüchen 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, da£ die Stabllisierungselnrichtung einen mit dem zweiten Teleskop (C) in Verbindung stehenden Kreisel (J) uraf&ßt.8. Optisches System nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da£ es in einen Gehäuse (A) Bit einer Lichteintrittsöffnung (ΐΊ) untergebracht ist, wobei das erste Teleskop (B) für Aufn&iBM d«s Lichtes von der öffnung starr im Gehäuse angeordnet ist und das sweite Teleskop (C) im Gehäuse kardanisch (B) aufgehängt ist« so daft eine konstante räumliche Winkelausrichtung gegen zufällig* Verschwenkung des Gehäuses aufrecht erhalten wird.9. Optisches System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da* eine Einrichtung (P) zur Fokussierung parallel gerichteten Lichtes auf «ine in Gehäuse filierte Bildebene vorgesehen 1st, welche das το« zweiten Teleskop (C) ausgehende Licht aufnimmt·ΙΟ» Optisches Sy β test nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, da* die reflektierende Vorrichtung eine Einrichtung (G) zur Verschiebung des reflektieren Strahles in bezug auf den einfallenden Strahl enthält·009812/ 1 2 2 TLeer seife
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