SU1628043A1 - Device for stabilizing movie camera optical image - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптичес ому приборостроению и позвол ет расширить эксплуатационные возможности устройства . Устройство содержит две пары зеркал оптически сопр женных между собой причем зеркала 11 и 16 каждой пары закреплены на корпусе, зеркало 10 установлено с возможностью поворота на оси вращени , расположенной на наружной 3 трехстепенного гироскопа параллельно оси вращени  его внутренней рамки 2, зеркало 14 установлено с возможностью поворота на оси расположенной на наружной рамке 3 параллельно ее оси вращени  и кинематически св занной с корпусом. Корпус с зеркалами 10, 11 и 14 16, размещенными на гироскопе, крепитс  к киноаппарату 18. При отклонении аппарата 18 от заданного положени  в вертикальной или горизонтальной плоскости на некоторый угол 0 происходи поворот зеркала 10 или 14 на угол в/2, что обосп-чиБает компенсанию смещени  изображени  вызванного разворотом киноап- мрата в вертикальной или горизонт тьной плоскости Возврат элементов устройства в исходное положение осуществл етсг fore- эл ктричрскпй системой коррекции, содержащей л -юколлиматор 4, усилители 5 и 6, св занные с датчиками 7 и 8 момента, соединенными с соответствующими рамками 2 I 3 гироскопа. 1 с. 1 з п. ф-лы, 1 ил сл СThe invention relates to an optical instrument making and allows to expand the operational capabilities of the device. The device contains two pairs of mirrors optically interconnected with the mirrors 11 and 16 of each pair being mounted on the housing, the mirror 10 is mounted rotatably on an axis of rotation located on the outer 3 three-degree gyroscope parallel to the axis of rotation of its inner frame 2, the mirror 14 is mounted rotation on an axis located on the outer frame 3 parallel to its axis of rotation and kinematically connected with the housing. A housing with mirrors 10, 11 and 14 16 placed on the gyroscope is attached to the camera 18. When the device 18 deviates from a predetermined position in a vertical or horizontal plane at an angle of 0, the mirror 10 or 14 rotates through an angle of 2 To compensate for the displacement of the image caused by the rotation of the film in the vertical or horizontal plane. s 7 and 8 points connected with respective frameworks 2 I 3 gyroscope. 1 sec. 1 з п. Ф-лы, 1 ил sla С

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к киносъемке на колеблющемся основании.The invention relates to optical instrumentation, namely, filming on an oscillating base.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей,The aim of the invention is the expansion of operational capabilities,

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство содержит трехстепенный гироскоп, состоящий из ротора 1, внутренней 2 и наружной 3 рамок, фотоэлектрической системы коррекции в виде автоколлиматора 4, укрепленного на корпусе (не показан)устройства, усилителей 5 и 6 электрического сигнала системы коррекции, датчиков 7 и 8 моментов коррекции, расположенных на осях рамок 2 и 3 подвеса гироскопа. Но кр'jiihiti йне 9, связанном с наружной рамкой 3 гироскопа, укреплены подшипники вращения подвижного зеркала 10, оптически сопряженного с зеркалом 11, закрепленным неподвижно на корпусе устройства. Данная пара зеркал 10 и 11 образует однополостную систему стабилизации (например, в вертикальной плоскости). Ось вращения зеркала >0 параллельна оси вращения внутреннем рамки 2 гироскопа. Эти оси кинематич' скп через шарнирный многозвенник 12 сгшзшты лак. что ось вращения зеркала 10 поворачивается на половину угля поворота корпусе, устройства Εΐοκρνι оси внутренней рамки 2. Зеркала 10 и 11 в исходном положении параллельны друг друг у и их рабочие плоскости расположены под углом 45° к направлению хода оптического луча вдоль оптической оси.The device contains a three-stage gyroscope, consisting of a rotor 1, inner 2 and outer 3 frames, a photoelectric correction system in the form of an autocollimator 4 mounted on the device’s case (not shown), amplifiers 5 and 6 of the electrical signal of the correction system, sensors 7 and 8 of the correction moments, located on the axes of the frames 2 and 3 of the suspension of the gyroscope. But kr'jiihiti yne 9, associated with the outer frame 3 of the gyroscope, reinforced bearings of rotation of the movable mirror 10, optically coupled to the mirror 11, mounted stationary on the device. This pair of mirrors 10 and 11 forms a single-cavity stabilization system (for example, in a vertical plane). The axis of rotation of the mirror> 0 is parallel to the axis of rotation of the inner frame 2 of the gyroscope. These axes are kinematic 'ncp through the articulated multi-link 12 of the varnish. that the axis of rotation of the mirror 10 is rotated by half the angle of rotation of the housing, the device Εΐοκρνι is the axis of the inner frame 2. The mirrors 10 and 11 in the initial position are parallel to each other and their working planes are located at an angle of 45 ° to the direction of the optical beam along the optical axis.

На корпусе нар·, жной рамки 3 укреплен второй кронштейн 13. в котором расположены подшипники вращения подвижного зеркала 14, причем о.> вращения зеркала 14 через шарнирный многозвенник 15 связана с корпусом устройства, обеспечивая поворот этой оси на угол вдвое меньший, чем угол поворота корпуса вокруг оси наружной рамки 3 гироскопа. Подвижное зеркало 14 оптически сопряжено с неподвижным зеркалом 16. закрепленным неподвижно относительно корпуса устройства. Указанная пара зеркал 14 и 16 обеспечивает стабилизацию оптического изображения во второй плоскости (например, в горизонтальной). Рабочие плоскости зеркал 14 и 16 параллельны и расположены под углом 45° к направлению хода оптического луча.A second bracket 13 is mounted on the casing · of the female frame 3, in which the rotation bearings of the movable mirror 14 are located, and the rotational speed of the mirror 14 through the articulated link 15 is connected to the casing of the device, ensuring that this axis is rotated by an angle half as much as the angle of rotation body around the axis of the outer frame 3 of the gyroscope. The movable mirror 14 is optically coupled to a fixed mirror 16. fixed stationary relative to the device body. The specified pair of mirrors 14 and 16 provides stabilization of the optical image in the second plane (for example, in the horizontal). The working planes of the mirrors 14 and 16 are parallel and are located at an angle of 45 ° to the direction of travel of the optical beam.

Конструктивные элементы объединены в общем корпусе (не показано). Устройство стабилизации изображения укрепляется перед объективом 17 киносъемочного аппарата 18.Structural elements are combined in a common housing (not shown). The image stabilization device is mounted in front of the lens 17 of the movie camera 18.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Общим тумблером включается питание гиромотора (ротора гироскопа) 1, датчиков 7 и 8, фотоэлектического автоколлиматора 4 и усилителей 5 и 6. Световые лучи, идущие от снимаемого объекта, попадают на входное подвижное зеркало 10, связанное с осью вращения внутренней рамки 2. После отражения от зеркала 10 лучи попадают на неподвижное зеркало 11 и далее на второе подвижное зеркало 14, а затем после отражения от зеркала 16 через объектив 17 попадают на кинопленку киносъемочного аппарата 18.The common toggle-switch turns on the power of the gyromotor (gyroscope rotor) 1, sensors 7 and 8, photoelectric autocollimator 4 and amplifiers 5 and 6. Light rays coming from the object being shot fall on the input movable mirror 10 connected to the axis of rotation of the inner frame 2. After reflection from the mirror 10, the rays fall on the fixed mirror 11 and then on the second movable mirror 14, and then after reflection from the mirror 16 through the lens 17 fall on the film of the movie camera 18.

При отклонении коносъемочного аппарата 18 от своего первоначального положения, например, в вертикальной плоскости происходит наклон наружной рамки 3 вместе с кронштейном 9 и зеркалом 11 на некоторый угол Θ . При этом ось внутренней рамки 2 и ось ротора 1 сохраняют свое положение. Вследствие наклона на угол 0 происходит линейное смещение подшипников крепления зеркала 10, но благодаря кинематической связи 12 это линейное смещение преобразуется в угловое. Соотношение рычагов кинематической цепи выбрано таким, чю при повороте корпуса устройства (киносъемочного аппарата) на угол Θ подвижное зеркало 10 поворачивается на угол Θ/2, что обеспечивает компенсацию на кинопленке смещения изображения, вызванного поворотом киноаппарата 18. В данном случае гироскоп использован как пространственная опора для поворота зеркала 10. При повороте корпуса устройства на угол Θ вместе с ним отклоняется на тот же угол и ось Фотоэлектрического автоколлиматора 4 относительно нормали к зеркалу 19. Это рассогласование вызывает появление электрического сигнала с выхода фотоэлектрического автоколлиматора, который по; еле усиления усилителем 5 поступает на датчик 7 момента, что вызывает прецессию внутренней рамки 2, и через некоторое время все элементы системы возвращаются в исходное положение. Характеристика работы усилителя построена так, что при малых углах отклонения Θ (в пределах до 1°) имеет место малый коэффициент усиления. Как только угол Θ превышает заданный предел (например, свыше 1°), коэффициент усиления скачком изменяется в сторону увеличения, обеспечивая увеличение скорости прецессии и вновь незначительное угловое рассогласование Θ . Такое функциональное управление характеристикой работы уст5 ройства позволяет сохранять малое угловое рассогласование между подвижным 10 и неподвижным 11 зеркалами тем самым обеспечивать панорамирование практически без наклона изображения. Наклон корпуса 5 киносъемочного аппарата 18 на угол Θ вызывает и наклон зеркал 14 и 16, обеспечивающих компенсацию изображения в горизонтальной плоскости. Но в связи с тем, что наклоняются совместно подвижное 10 и 1 неподвижное 11 зеркала, а к кинематической цепи при развороте на угол 0не прикладываются какие-либо усилия, эта оптическая система не изменяет хода оптического луча. 1When the cone filming apparatus 18 deviates from its initial position, for example, in the vertical plane, the outer frame 3 tilts together with the bracket 9 and the mirror 11 by a certain angle Θ. The axis of the inner frame 2 and the axis of the rotor 1 retain their position. Due to the inclination at an angle of 0, the bearings of the mounting of the mirror 10 are linearly displaced, but due to the kinematic coupling 12, this linear displacement is converted to angular. The leverage ratio of the kinematic chain is chosen such that when the device casing (film camera) is rotated by an angle Θ, the movable mirror 10 is rotated by an angle of Θ / 2, which provides compensation on the film for image displacement caused by rotation of the movie camera 18. In this case, the gyroscope is used as a spatial support to rotate the mirror 10. When the device is rotated through an angle Θ, the axis of the Photoelectric autocollimator 4 with respect to the normal to the mirror 19 is also deflected by the same angle. This is a mismatch causes the electric signal output from the photoelectric autocollimator, which; barely amplification by the amplifier 5 arrives at the moment sensor 7, which causes a precession of the inner frame 2, and after a while all the elements of the system return to their original position. The characteristic of the amplifier is designed so that for small deviation angles Θ (within 1 °), a small gain occurs. As soon as the angle Θ exceeds a predetermined limit (for example, above 1 °), the gain jumps in an upward direction, providing an increase in the precession rate and again a slight angular mismatch Θ. Such functional control of the device’s operation characteristic allows one to maintain a small angular mismatch between the movable 10 and the stationary 11 mirrors, thereby providing panning practically without tilting the image. The inclination of the housing 5 of the movie camera 18 at an angle Θ also causes the inclination of the mirrors 14 and 16, which provide compensation for the image in the horizontal plane. But due to the fact that the movable 10 and 1 motionless 11 mirrors are tilted together, and no forces are applied to the kinematic chain when turning at an angle of 0, this optical system does not change the course of the optical beam. 1

При повороте киносъемочного аппарата на угол Θ вокруг вертикальной оси происходит перемещение элементов кинематической цепи 15, что приводит к повороту 2 подвижного зеркала 14 на угол 0/2, это обеспечивает компенсацию смещения изображения на кинопленке, вызванного поворотом киноаппарата 18 вокруг оси наружной рамки 3. Работа системы коррек- 2 ции гироскопа, включающей фотоэлектрический автоколлиматор 4, усилитель 6 и датчик 8 момента, аналогична работе канала коррекции внутренней рамки 2.When the filming apparatus is rotated by an angle Θ around the vertical axis, the kinematic chain elements 15 move, which leads to the rotation of the movable mirror 14 by an angle of 0/2, which compensates for the displacement of the image on the film caused by the rotation of the movie camera 18 around the axis of the outer frame 3. Operation a gyro correction system 2, including a photoelectric autocollimator 4, an amplifier 6, and a torque sensor 8, is similar to the operation of the correction channel of the inner frame 2.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство для стабилизации оптического изображения киноаппарата, содержащее размещенные в корпусе трехстепенный 5 гироскоп с наружной и внутренней рамками, фотоэлектрическую систему коррекции с электронными усилителями сигнала рассогласования и два установленных под углом к оптической оси зеркала, оптически 0 сопряженных друг с другом, одно из которых закреплено на корпусе, а другое установлено с возможностью поворота вокруг оси вращения, расположенной параллельно оси вращения внутренней рамки трехсте5 пенного гироскопа на его наружной рамке и кинематически связанной с осью вращения внутренней рамки, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, оно снабжёно двумя допол0 нительными зеркалами, установленными под углом к оптической оси и оптически сопряженными друг с другом, при этом одно дополнительное зеркало жестко связано с корпусом, а другое установлено с возможностью поворота вокруг оси вращения, расположенной на наружной рамке трехстепенного гироскопа параллельно ее оси вращения и кинематически связанной с корпусомA device for stabilizing the optical image of a movie camera, comprising a three-stage 5 gyroscope with external and internal frames, a photoelectric correction system with electronic mismatch amplifiers, and two mirrors mounted at an angle to the optical axis, 0 optically coupled to one another, one of which is mounted on case, and the other is installed with the possibility of rotation around an axis of rotation located parallel to the axis of rotation of the inner frame of the three-frame gyroscope in its bunk the frame and kinematically connected with the axis of rotation of the inner frame, characterized in that, in order to expand operational capabilities, it is equipped with two additional mirrors mounted at an angle to the optical axis and optically coupled to each other, while one additional mirror is rigidly connected with a housing, and the other is mounted rotatably around an axis of rotation located on the outer frame of a three-stage gyroscope parallel to its axis of rotation and kinematically connected with the housing