CH567775A5 - Movement compensation mechanism for cine camera - uses equalising weight with decoupling device to maintain objective on axis - Google Patents

Movement compensation mechanism for cine camera - uses equalising weight with decoupling device to maintain objective on axis

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CH567775A5
CH567775A5 CH823672A CH823672A CH567775A5 CH 567775 A5 CH567775 A5 CH 567775A5 CH 823672 A CH823672 A CH 823672A CH 823672 A CH823672 A CH 823672A CH 567775 A5 CH567775 A5 CH 567775A5
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    • G02OPTICS
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Abstract

The optical appts. such as a cine camera, has an objective (12) defining an optical axis (60) on which an image receiving surface (20) is positioned, at the other end of the appts. Decoupling means (46) define a reference plane lying on the optical axis, such that the optical image is stabilised, when the image receiving surface (20) is subjected to undesired angular movements. An equalising weight (62) compensates the latter movements, while tending to maintain the axis of the objective parallel to the initial line of sight. Pref. the reference plane coincides with the image receiving surface (20).

Description

  

  
 



   La   presente    invention a pour objet un appareil optique avec
 mecanisme de compensation des mouvements angulaires aléa- toires. En d'autres termes, le present appareil optique comporte
 un mécanisme destiné à maintenir stable une image par compen
 sation de petits   carts    angulaires de l'appareil par rapport à une
 ligne de visée   déterminée.   



   On doit fréquemment se servir de systèmes optiques de types divers sans les stabiliser par des supports capables de maintenir l'axe optique dudit système en   coincidence    avec une ligne de   visee    choisie. Quand l'axe optique du système est sujet à des écarts angulaires   aleatoires    de la ligne de visée choisie, I'image se   de'place    dans le plan d'observation et brouille ainsi l'image observee. On se heurte très souvent à cette difficulté lorsqu'on utilise des sys   times    optiques tenus à la main ou dans un environnement instable, par exemple un véhicule en mouvement.

  Avec les cameras photographiques, ce mouvement de l'image dans le plan de la pellicule brouille les   details    sur les photographies et avec des appareils d'examen direct, tels que les lunettes et les jumelles, l'image vue par l'observateur peut êter brouillée de façon semblable.



   On a utilise de nombreux procédés et appareils pour empêcher ou compenser des   deplacements      aleatoires    de l'image, par exemple des ensembles réfringents ou   electroniques    complexes et des ensembles de miroirs stabilisés par inertie et qui comportent un
 appareillage compliqué et des éléments optiques réglés avec une grande   precision.    Outre qu'ils sont de réalisation et de maniement coûteux, ces   elements    optiques additionnels, nécessaires sur le trajet des rayons, ou l'axe optique, de ces appareils augmentent le nombre de surfaces réfringentes ou réfléchissantes, ce qui diminue
 la   quality    de l'image observe. Par ailleurs, de nombreux ensembles   necessitent    une source quelconque d'énergie extérieure.



   D'autres types d'appareils exigent un système optique redresseur
 ou  véhicule  de puissance fixe, ce qui exclut tout système
 optique redresseur à focale variable et il faut que l'objectif soit
 écarté de l'axe dans un environnement vibrant. Le dispositif selon
 l'invention remédie à ces deux derniers   inconvenients    sans compli
 cation appréciable.



   L'appareil selon   Invention    vise à réaliser la compensation des
 petits déplacements angulaires d'un système optique sans appa
 reillage   electronique    et sans addition de surface réfléchissante ou
   refringente    sur le trajet des rayons.



   L'appareil optique selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend   A    une extrémité un obejctif definissant un axe optique sur lequel est disposé un organe récepteur d'image à l'autre extrémité,   Fobjectif      extant    contenu dans une monture, un moyen de decouplage pour découpler angulairement les mouvements angulaires alèatoires de l'objectif, le moyen de   decouplage    définis- sant un plan de référence situé sur l'axe optique à un tel endroit que l'image   forme    par l'appareil optique soit   stabilise    lorsque l'organe récepteur d'image est soumis aux mouvements angulaires aléatoires,

   et une masse équilibrant par inertie l'objectif par rapport au plan de   reference    pour compenser les mouvements angulaires   aleatoires    de l'organe récepteur d'image par rapport à la ligne de vise initiale, en tendant   A    maintenir l'axe de l'objectif paralléle à la ligne de   vise    initiale.



   Dans les appareils qui comportent un oculaire pour l'observa- tion de l'image et dans lesquels tous les éléments optiques, sauf cet oculaire, sont montés sur une suspension à la Cardan, le plan de référence coincide avantageusement avec le premier plan principal de l'oculaire. Dans les appareils qui comportent un oculaire pour l'observation de l'image, ainsi qu'un ensemble redresseur non stabilisé entre cette image et la   premier    image forme par l'objectif, le plan de référence peut être en avant de l'image forme par l'objectif, à une distance égale à la distance focale de l'objectif divisé par le grandissement. Dans les appareils pour camera, le plan de référence peut   coincider    avec le plan de la pellicule de ladite camera.



   Selon un mode de   realisation    avantageux, des   elements    de blocage des suspensions à la Cardan sont destines à limiter la compensation, par exemple au cours d'un panoramiquage ou quand une accélération angulaire rapide est   desires.    Des ressorts ou des organes magnetiques peuvent être incorporés pour la remise en place classique du systeme optique ou, encore, des dispositifs   electriques    peuvent déceler les   carts    angulaires par rapport à la direction normale des composants de l'appareil et engendrer ainsi un signal correcteur, ainsi que des organes commandés par ledit signal, pour provoquer ladite remise en place.



   Des formes d'exécution de l'appareil optique objet de l'inven- tion seront décrites, à titre d'exemple, en se référant au dessin dans lequel:
 la fig. 1 est une coupe schématique des éléments d'un mécanisme compensateur du deplacement de l'image; la fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig. 1;
 les fig. 3A et 3B, ainsi que les fig. 4A et 4B représentent schéma- tiquement les diverses opérations successives exécutées par le mécanisme de compensation; et:
 la fig. 5 est une coupe schématique d'une camera comportant un mécanisme de compensation des mouvements selon l'inven- tion.



   Les formes de réalisation explicatives décrites sont une lunette terrestre et une camèra; cependant, les principes de   Invention    sont facilement adaptables à des   telescopes    ou lunettes à images renversées, y compris ceux dans lesquels les images reelles et virtuelles sont toutes deux observables, les jumelles, les   telescopes    à miroir, les objectifs à miroir ou catadioptriques et analogues.



   Les fig. 1 et 2 representent   schematiquement    une lunette terrestre, qui comporte un objectif 12 et un tube 14 dont une partie est enlevée pour simplifier la figure, ainsi que les éléments d'un ensemble redresseur à focale variable 16. Cet ensemble redresseur à focale variable 16 comprend un oculaire 18 constitute par des lentilles 20 et un tronçon de tube intermédiaire 22 contenant un ensemble de lentilles redresseuses à focale variable 24.



  Ces lentilles sont représentés sur les figures simplement de façon schématique et peuvent, en pratique, être constituées par plusieurs éléments pour réaliser les corrections chromatiques et d'astigmatisme nécessaires. L'objectif 12 est fixé à un raccord annulaire 26 à l'avant du boitier tubulaire 28 qui joue le   role    d'anneau de Cardan isolé, comme on l'explique   ci-après.    L'enveloppe 28 de l'objectif est fixée à l'intérieur   d'une    enveloppe tubulaire 30 qui comporte une   point    32 à sa partie inférieure avec une   detente    34 et un mécanisme commandant celle-ci décrit ci-après plus en   detail.    L'enveloppe 30 est fermée par une glace frontale 31.



   L'enveloppe 30 comporte une plaque arrière 36 dans laquelle est ménagée une ouverture centrale 38 destinee à mettre en place l'ensemble redresseur à focale variable 22. Une vis-vérin 42 est destine à faire coulisser un tube support de Cardan 39 vers l'avant ou l'arrière pour mettre au point l'image formée par l'objectif. Un goujon prisonnier 40 associe à la vis-vérin 42 empêche le tube 39 de tourner. Grâce au mode de construction cidessus, le tronçon de tube intermédiaire 22 et l'oculaire 18 sont fixes à l'enveloppe tubulaire 30, tandis que l'objectif 12 est fixé à l'enveloppe tubulaire 30 par une suspension à la Cardan 44.

 

   La fig. 2 indique également que le mécanisme de pivotement est une suspension à la Cardan classique à deux axes mais qui est  inversée  étant donné que l'organe intérieur n'est pas découplé ou isolé mécaniquement. Cet organe non découplé est le tube 39 de mise au point;   Forgone    découplé est l'enveloppe 28 de l'objectif. Le premier cadre de suspension, ou anneau de Cardan, 46, est découplé suivant le premier axe 48 par les tourillons de
Cardan 49 et 51 partant de la surface extérieure du tube de mise au point 39 et passant par le premier groupe de paliers de Cardan 50 et 52.

  Le second anneau de Cardan, c'est-à-dire   l'enve-    loppe 28 de l'objectif 12, est découplé par les tourillons de Cardan 53 et 55 partant de la surface extérieure du premier anneau de  
Cardan 46 en passant par le second groupe de paliers de Cardan 54 et 56 sur le second axe 58. L'objectif 12 est ainsi découple du reste de l'appareil et de tous les mouvements appliques suivant deux axes, tous deux orthogonaux à l'axe optique 60 (fig. 1).



  Un organe symétrique d'équilibrage à inertie, à savoir un poids annulaire 62 est fixé à l'extrémité arrière de la monture 28 de l'objectif. Le poids 62 constitue une masse place à une distance des pivots définis par les tourillons de Cardan 49, 51, 53 et 55, telle qu'elle   equilibre    statiquement la monture 28 par rapport à un plan de référence 64.



   Des ressorts de centrage 66 et 68 sont montés sur chaque axe pour rappeler lentement la monture de l'objectif 28 de manière que son axe optique 60 coincide avec l'axe optique   arrière    70.



  Deux amortisseurs, à une raison d'un par axe, 72 et 74, sont incorporés de manière à amortir tout mouvement oscillatoire de la monture de l'objectif provoque par les ressorts de centrage 66 et 68. Les amortisseurs 72 et 74 sont du type tournant à freinage par liquide et sont places à raison d'un sur chaque axe de la suspension à la Cardan.



   Sur la fig. 1, un coin de blocage 84 est tiré contre une pièce de blocage 86 pour bloquer la monture 28 de l'objectif et empêcher tout mouvement relatif entre elle et le reste de l'ensemble. La pièce de blocage 86 est place autour de la monture 28 de l'objec- tif de manière à venir en prise avec le coin de blocage 84, lui-   me me      support    par un anneau de blocage 88 qui est fixé par des
 boulons 90 à un manchon 92 qui coulisse   A    l'intérieur de l'enve-
 loppe 30. Le manchon 92 est calé par l'extrémité 94 d'un levier 96
 qui pivote sur une tige d'articulation 98 et est chargé vers l'arrière par un ressort 100.

  La detente 34 coulisse à l'intérieur de la poignée 32, si bien que lorsqu'elle se   de'place    vers l'arriére, elle vient
 au contact du levier 96 et le fait pivoter afin de déplacer le manchon 92 et le coin de blocage 84 vers l'avant. Par conséquent, quand on desire stabiliser l'image fournie par l'oculaire, on tire la détente 34 vers l'arrière de manière à séparer le coin de blocage 84 de la pièce de blocage 86.



   Les fig. 3A et 3B représentent schématiquement le fonctionnement d'un mécanisme compensateur de mouvements du type   deceit    ci-dessus et l'image d'un objet 102 est   forme    par l'objectif 12 dans son plan image 104. Cette image est redressée par le véhicule 24 qui forme une seconde image 107 qui est examine par
   Fteil    106 à l'aide des lentilles 20 de l'oculaire, En l'absence de mouvement, l'axe optique 108 de l'ensemble des lentilles 20 de
 l'oculaire et du véhicule 24 coïncide avec l'axe optique 110 de
 l'objectif. En l'absence de la suspension à la Cardan décrite cidessus, l'image vue par l'ceil 106 serait brouillée par un mouvement aléatoire perturbateur.

  Cependant, si l'on se reporte à la
 fig. 3B, et   Btant    donné que l'objectif 12 est suspendu à la Cardan
 dans le plan de référence 64 (voir aussi fig. 1) l'objectif 12 peut
 former son image en 104, image qui est redressée par le   vehi-   
 cule 24 pour l'oculaire, si bien que l'oeil la voit dans la   meme   
 position que ci-dessus.



   Si l'on équilibre l'objectif par rapport au plan de référence 64,
 l'instrument est compensé pour les mouvements angualires aléa
 toires de son enveloppe par rapport à la ligne de visée initiale, car
 l'axe de l'objectif 12 tend à être parallèle à la ligne de
 vise initiale.



   Comme on l'a indiqué   d-dessus,    quand une suspension à la
 Cardan fait partie d'une lunette à véhicule redresseur et si ledit
 véhicule optique n'est pas suspendu à la Cardan, le plan de réfé-
 rence 64 se trouve en avant du plan image 104   d'une    quantité 112
 égale à la distance focale des lentilles 20 de l'oculaire   divide    par le
 grandissement du véhicule 24.



   En d'autres termes, le plan de référence est situé à une distance
 vers l'objectif de l'image formée par l'objectif d'une valeu qui est
 egale à la distance focale effective de l'objectif divisé par le
 grandissement du système optique entier. Dans un tel système, le
 mouvement de l'enveloppe 30 est entièrement compensé, c'est
 à-dire qu'aucun mouvement apparent net ne résulte dans l'image
 vue pur l'oeil. On obtient ce résult parce que le système décrit
 concentre toujours l'image 107 en une position correcte pour être
 observe par   Fossil    à travers les lentilles 20 de l'oculaire, Evidem
 ment, une légère déviation de la position idéale du plan de réfé-
 rence peut être tolérée, notamment quand l'oeil observe l'image
 finale.



   La position du plan de la suspension à la Cardan est   determi-   
 née par la nécessité de stabilisation de l'image finale, indépandam-
 ment du fait que la stabilisation se fait dans le plan de   Fossil    ou d'un film. Cette image sera stabilise lorsqu'elle est toujours
 forme dans la même position par rapport à la partie optique non
 stabilisé du système telle que l'oculaire, tous les autres éléments
   etant    stabilisés, ou telle que la section redressante non stabilisée,
 ou encore telle que le plan de la pellicule d'une camera, de sorte
 que   Fossil    ou le film peut toujours  observer  I'image finale dans la
 même position.

  La position du plan de référence ou du plan de la
 suspension à la Cardan peut être facilement déterminée par
 l'expert suivant la   presente    description.



   Dans l'ense,ble des fig. 1 à 3, le véhicule optique 24 est lit   méca-   
 niquement à l'oculaire. Dans une variante non   représentée    de cet
 ensemble, le véhicule 24 peut être lié mécaniquement à l'objec
 tif 12 de manière à être découplé avec l'objectif par rapport au
 plan de   reference.    Dans ce cas, le plan de référence conciderait
 avec le plan principal antérieur de l'oculaire.

  En règle générale, si
 l'oculaire est le seul élément optique découple de l'appareil, le
 plan de référence coincide avec le premier plan principal de
 l'oculaire; c'est-à-dire que le plan de référence sera à une distance
 de la   premier    image   forme    après la section de découplage d'une
 valeur qui dépend de la distance focale de l'oculaire divisée par le
 grandissement de toute section intervenante découplée, ou en
 d'autres termes, d'une valeur égale   A    la distance focale effective de
 tous les éléments de la section découplée divisée par le grandisse
 ment du système optique entier.



   Les fig. 4A et 4B   representent    schématiquement le fonctionne
 ment d'un mécanisme compensateur de mouvement d'un autre
 appareil, à savoir d'une lunette astronomique à image inverse et
 à suspension à la Cardan. L'image de l'objet 114 à examiner est
 forme par l'objectif 116 dans son plan image 118. Ce plan
 image 118 est examine par l'oeil 120 à l'aide de l'oculaire 122. En
   Absence    de mouvement, l'axe optique 124 de l'oculaire coincide
 avec l'axe optique 126 de l'objectif. Cependant, en   presence    d'un
 mouvement aléatoire parturbateur, l'axe optique 124 de l'oculaire
 peut se déplacer par rapport à l'axe optique de l'objectif 126 si cet
 objectif est suspendu à la Cardan dans le plan de référence 128
 qui coincide dans ce cas avec l'oculaire 122.

  Comme on peut le
 voir, l'axe optique 126 de l'objectif passe toujours par le centre de
 l'oculaire 122 et est examine par   Fossil    120, bien que l'oculaire 122
 et son tube, non représente, aient tourné d'un angle égal à l'angle
 de rotation résultant dudit mouvement angulaire. A cette fin, le
 plan de référence 128 est dispose derriÈre le plan image 118 à une
 distance égale à la distance focale effective de l'oculaire 122. En
 d'autres termes, le plan de référence est situe derrière le plan
 image 118 de l'objectif à une distance égale à la distance focale
 effective de l'objectif divisée par le grandissment du système
 optique entier.

  La suspension à la Cardan dans le plan de réfé-
 rence 128 a pour effet d'amener l'objectif 116 à former son image
 au même emplacement qu'avant le mouvement communique et de
 ne pas déplacer l'oculaire 122 sauf par une rotation, si bien que
 l'oeil 120 peut examiner I'image à travers l'oculaire sensiblement
 dans le même position qu'antérieurement.

 

   La fig. 5 représente schématiquement une camera 130 compor
 tant un corps principal 132 avec une poignée 134. Le corps princi
 pal 132 comporte un obturateur à rideau 136, bien connu des
 spécilistes, et un mécanisme de mise en place et d'enroulement de
 la pelicule non représenté grâce auquel la pellicule 138 peut être
 place dans son plan 140, juste derrière l'obutrateur à rideau 136.



   Des soufflets   protegeant    contre la   lumiere    142 sont compris entre
 la partie antérieure du corps principal 132 et une monture  
 d'objectif 144 qui comporte une ouverture 146 dans laquelle est
 fixé I'objectif 148 de la camera. Le soufflet 142 est de construction
 beaucoup plus légère que d'habitude afin d'augmenter considé-
 rablement sa souplesse et est intercalé entre l'objectif 148 et la
 fenètre de l'obturateur à rideau, à l'arrière de la camera. Un poids
 annulaire 158 est place en arriere de la monture 144 de I'objectif
 et joue le   role    de contrepoids d'équilibrage dynamique.



   La monture 144 de l'objectif est suspendue à la Cardan au
 corps principal 132 par des tourillons de Cardan 150 et 152
 partant de la surface   exterieure    d'un anneau de Cardan 154 qui
 peut pivoter par rapport au corps principal   grAce    à des tourillons
 de Cardan 156 qui sont orthogonaux aux tourillons de Car
 dan 150 et 152. La monture de l'objectif est ainsi suspendue à la
 Cardan dans un plan   coincidant    avec celui 140 de la pellicule et
 dans ces conditions, le mode de fonctionnement, en   presence    de
 mouvements aléatoires, est identique À celui du mécanisme répré
 sente schématiquement sur les fig. 4A et 4B. On peut incorporer, à
 la demande, des amortisseurs et un mécanisme de blocage.



   D'autres formes de réalisation peuvent être envisages pour
 appliquer les principes ci-dessus à des systèmes optiques   trews   
 varies. Par exemple, on peut utiliser des   mecanismes    autres qu'un
 ressort et un amortisseur mécanique pour rétablir la position de la
 monture de l'objectif par rapport au reste de l'appareil. D'autres
   mecanismes    peuvent comporter des capteurs électriques, un
 amplificateur appropirié et un moteur-couple pour chaque axe.

 

   Bien qu'on puisse envisager dans certains cas des perfectionne
 ments donnant des résultats supérieures, ils ne sont pas   necessaires   
 pour que l'appareil construit selon ces principes fonctionne. En
 fait, il n'est pas souhaitable, pour de nombreuses applications, de
 le compliquer. Par ailleurs, il est clair que les appareils peuvent
 être laissés en permanence débloqués ou peuvent être bloqués par
 des moyens autres qu'une   detente,    un levier ou un ressort. Les
 procédés de centrage et de blocage de la technique antérieure sont
 suffisamment nombreux pour pouvoir disposer de moyens tech
 niques très varies de mise en   ossuvre    de l'invention. 



  
 



   The present invention relates to an optical device with
 compensation mechanism for random angular movements. In other words, the present optical apparatus comprises
 a mechanism intended to keep an image stable by compensating
 sation of small angular deviations of the device in relation to a
 line of sight determined.



   Optical systems of various types must frequently be used without stabilizing them by supports capable of maintaining the optical axis of said system in coincidence with a chosen line of sight. When the optical axis of the system is subject to random angular deviations from the chosen line of sight, the image moves in the observation plane and thus blurs the observed image. This difficulty is very often encountered when using hand-held optical systems or in an unstable environment, for example a moving vehicle.

  With photographic cameras, this movement of the image in the plane of the film blurs details in photographs and with direct examination devices, such as glasses and binoculars, the image seen by the observer may be lost. similarly scrambled.



   Numerous methods and apparatus have been used to prevent or compensate for random image displacements, for example complex refractive or electronic assemblies and inertia stabilized mirror assemblies which include an inertial stabilized mirror assembly.
 complicated equipment and optical elements adjusted with great precision. In addition to being expensive to produce and operate, these additional optical elements, necessary on the path of the rays, or the optical axis, of these devices increase the number of refractive or reflecting surfaces, which decreases
 the image quality observes. In addition, many sets require some source of external energy.



   Other types of devices require a rectifying optical system
 or fixed power vehicle, which excludes any system
 optical rectifier with variable focal length and the objective must be
 away from the axis in a vibrating environment. The device according to
 the invention overcomes these last two drawbacks without compli
 appreciable cation.



   The apparatus according to the invention aims to achieve the compensation of
 small angular displacements of an optical system without apparatus
 electronic reeling and without addition of reflective surface or
   refractive in the path of the rays.



   The optical apparatus according to the invention is characterized in that it comprises at one end an objective defining an optical axis on which is disposed an image receiving member at the other end, the external objective contained in a frame, a means decoupling device for angularly decoupling the random angular movements of the objective, the decoupling means defining a reference plane situated on the optical axis at such a place that the image formed by the optical apparatus is stabilized when the image receiving organ is subjected to random angular movements,

   and a mass balancing by inertia the objective with respect to the reference plane to compensate for the random angular movements of the image receiving member with respect to the initial line of sight, tending to keep the axis of the objective parallel to the initial line of sight.



   In devices which include an eyepiece for observing the image and in which all the optical elements, except this eyepiece, are mounted on a gimbal suspension, the reference plane advantageously coincides with the first principal plane of the gimbal. the eyepiece. In devices which include an eyepiece for observing the image, as well as an unstabilized rectifier assembly between this image and the first image formed by the objective, the reference plane may be in front of the image formed. by the lens, at a distance equal to the focal length of the lens divided by the magnification. In cameras for cameras, the reference plane can coincide with the plane of the film of said camera.



   According to an advantageous embodiment, elements for locking the Cardan suspensions are intended to limit the compensation, for example during panning or when rapid angular acceleration is desired. Springs or magnetic members can be incorporated for the conventional re-installation of the optical system or, alternatively, electrical devices can detect angular deviations from the normal direction of the components of the apparatus and thus generate a corrective signal, thus as organs controlled by said signal, to cause said replacement.



   Embodiments of the optical apparatus which is the subject of the invention will be described, by way of example, with reference to the drawing in which:
 fig. 1 is a schematic sectional view of the elements of a compensating mechanism for the displacement of the image; fig. 2 is a section taken along line 2-2 of FIG. 1;
 figs. 3A and 3B, as well as FIGS. 4A and 4B diagrammatically represent the various successive operations executed by the compensation mechanism; and:
 fig. 5 is a schematic sectional view of a camera comprising a movement compensation mechanism according to the invention.



   The explanatory embodiments described are a terrestrial telescope and a camera; however, the principles of the invention are readily adaptable to reverse image telescopes or glasses, including those in which both real and virtual images are observable, binoculars, mirror telescopes, mirror or catadioptric lenses and the like.



   Figs. 1 and 2 schematically represent a terrestrial telescope, which comprises an objective 12 and a tube 14, part of which is removed to simplify the figure, as well as the elements of a variable focal length rectifier assembly 16. This variable focal length rectifier assembly 16 comprises an eyepiece 18 constituted by lenses 20 and a section of intermediate tube 22 containing a set of variable focal length rectifying lenses 24.



  These lenses are shown in the figures simply schematically and can, in practice, be made up of several elements to achieve the necessary chromatic and astigmatism corrections. The lens 12 is attached to an annular connector 26 at the front of the tubular housing 28 which acts as an isolated Cardan ring, as explained below. The lens casing 28 is fixed inside a tubular casing 30 which has a point 32 at its lower part with a trigger 34 and a mechanism controlling it described below in more detail. The envelope 30 is closed by a front window 31.



   The casing 30 comprises a rear plate 36 in which is formed a central opening 38 intended to position the variable focal length rectifier assembly 22. A jack screw 42 is intended to slide a Cardan support tube 39 towards the front or rear to focus the image formed by the lens. A captive pin 40 associated with the jack screw 42 prevents the tube 39 from rotating. By virtue of the above construction method, the intermediate tube section 22 and the eyepiece 18 are fixed to the tubular casing 30, while the objective 12 is fixed to the tubular casing 30 by a gimbal suspension 44.

 

   Fig. 2 also indicates that the pivot mechanism is a conventional two-axis Cardan suspension but which is inverted since the internal member is not decoupled or mechanically isolated. This non-decoupled member is the focusing tube 39; Forgone decoupled is the lens envelope 28. The first suspension frame, or Cardan ring, 46, is decoupled along the first axis 48 by the journals of
Cardan shaft 49 and 51 starting from the outer surface of the focusing tube 39 and passing through the first group of cardan bearings 50 and 52.

  The second Cardan ring, that is to say the envelope 28 of the objective 12, is decoupled by the Cardan journals 53 and 55 starting from the outer surface of the first cardan ring.
Cardan shaft 46 passing through the second group of Cardan bearings 54 and 56 on the second axis 58. The objective 12 is thus decoupled from the rest of the apparatus and from all the movements applied along two axes, both orthogonal to the optical axis 60 (fig. 1).



  A symmetrical inertia balancing member, namely an annular weight 62 is attached to the rear end of the lens mount 28. The weight 62 constitutes a mass placed at a distance from the pivots defined by the Cardan journals 49, 51, 53 and 55, such that it statically balances the frame 28 with respect to a reference plane 64.



   Centering springs 66 and 68 are mounted on each axis to slowly return the lens mount 28 so that its optical axis 60 coincides with the rear optical axis 70.



  Two shock absorbers, at a rate of one per axis, 72 and 74, are incorporated so as to damp any oscillatory movement of the lens mount caused by the centering springs 66 and 68. The shock absorbers 72 and 74 are of the type rotating with liquid braking and are placed at the rate of one on each axis of the Cardan suspension.



   In fig. 1, a locking wedge 84 is pulled against a locking piece 86 to lock the lens mount 28 and prevent relative movement between it and the rest of the assembly. The locking piece 86 is placed around the lens frame 28 so as to engage with the locking wedge 84, itself supported by a locking ring 88 which is fixed by means of screws.
 bolts 90 to a sleeve 92 which slides inside the enclosure
 loppe 30. The sleeve 92 is wedged by the end 94 of a lever 96
 which pivots on an articulation rod 98 and is loaded towards the rear by a spring 100.

  The trigger 34 slides inside the handle 32, so that when it moves to the rear, it comes
 contact with lever 96 and pivot it to move sleeve 92 and locking wedge 84 forward. Therefore, when it is desired to stabilize the image provided by the eyepiece, the trigger 34 is pulled back so as to separate the locking wedge 84 from the locking piece 86.



   Figs. 3A and 3B schematically represent the operation of a movement compensating mechanism of the type described above and the image of an object 102 is formed by the objective 12 in its image plane 104. This image is rectified by the vehicle 24. which forms a second image 107 which is examined by
   Fteil 106 using the lenses 20 of the eyepiece, In the absence of movement, the optical axis 108 of the set of lenses 20 of
 the eyepiece and the vehicle 24 coincides with the optical axis 110 of
 the goal. In the absence of the gimbal suspension described above, the image seen by the eye 106 would be scrambled by disturbing random movement.

  However, if we refer to the
 fig. 3B, and B since objective 12 is suspended from the Cardan shaft
 in the reference plane 64 (see also fig. 1) the objective 12 can
 form its image in 104, image which is rectified by the vehicle
 cule 24 for the eyepiece, so that the eye sees it in the same
 position as above.



   If we balance the objective against the reference plane 64,
 the instrument is compensated for random angual movements
 of its envelope relative to the initial line of sight, because
 the axis of the objective 12 tends to be parallel to the line of
 initial aim.



   As noted above, when a suspension at the
 Gimbal is part of a bezel to straightening vehicle and if said
 optical vehicle is not suspended from the Cardan, the reference plane
 reference 64 is in front of image plane 104 by a quantity 112
 equal to the focal length of the lenses 20 of the eyepiece divides by the
 magnification of the vehicle 24.



   In other words, the reference plane is located at a distance
 towards the objective of the image formed by the objective of a value which is
 equal to the effective focal length of the lens divided by the
 magnification of the entire optical system. In such a system, the
 movement of the envelope 30 is fully compensated, this is
 that is, no apparent net movement results in the image
 sight for the eye. This result is obtained because the system described
 always focus image 107 in a correct position to be
 observed by Fossil through the 20 lenses of the eyepiece, Evidem
 ment, a slight deviation from the ideal position of the reference plane
 rence can be tolerated, especially when the eye observes the image
 final.



   The position of the cardan suspension plane is determined.
 born out of the need to stabilize the final image, independently
 ment of the fact that stabilization is done in the Fossil or film plane. This image will be stabilized when it is still
 shape in the same position with respect to the optical part not
 stabilized system such as eyepiece, all other elements
   being stabilized, or such that the rectifying section not stabilized,
 or even such as the shot of the film of a camera, so
 that Fossil or the film can still observe the final image in the
 same position.

  The position of the reference plane or the plane of the
 Gimbal suspension can be easily determined by
 the expert according to the present description.



   In the whole of fig. 1 to 3, the optical vehicle 24 is a mechanical readout.
 only to the eyepiece. In a variant not shown of this
 together, the vehicle 24 can be mechanically linked to the object
 tif 12 so as to be decoupled with the objective from the
 reference plane. In this case, the reference plane would match
 with the anterior principal plane of the eyepiece.

  As a rule, if
 the eyepiece is the only optical element that decouples from the device, the
 reference plane coincides with the first principal plane of
 the eyepiece; that is, the reference plane will be at a distance
 of the first image formed after the decoupling section of a
 value which depends on the focal length of the eyepiece divided by the
 magnification of any decoupled intervening section, or
 in other words, with a value equal to the effective focal length of
 all the elements of the decoupled section divided by the magnitude
 ment of the entire optical system.



   Figs. 4A and 4B schematically represent the function
 ment of one movement compensating mechanism of another
 apparatus, namely a refracting telescope with reverse image and
 with Cardan suspension. The image of object 114 to be examined is
 formed by the objective 116 in its image plane 118. This plane
 image 118 is examined by the eye 120 using the eyepiece 122. In
   No movement, optical axis 124 of the eyepiece coincides
 with the optical axis 126 of the objective. However, in the presence of a
 random movement parturbator, the optical axis 124 of the eyepiece
 can move relative to the optical axis of the objective 126 if this
 objective is suspended from the gimbal in the reference plane 128
 which coincides in this case with the eyepiece 122.

  As we can
 see, the optical axis 126 of the objective always passes through the center of
 eyepiece 122 and is examined by Fossil 120, although eyepiece 122
 and its tube, not shown, have rotated by an angle equal to the angle
 of rotation resulting from said angular movement. To this end, the
 reference plane 128 is located behind image plane 118 at a
 distance equal to the effective focal length of the eyepiece 122. In
 in other words, the reference plane is located behind the plane
 image 118 of the lens at a distance equal to the focal length
 effective target divided by system magnification
 entire optics.

  The Cardan suspension in the reference plane
 rence 128 has the effect of causing the lens 116 to form its image
 in the same location as before the movement communicates and
 do not move the eyepiece 122 except by rotation, so that
 eye 120 can examine the image through the eyepiece substantially
 in the same position as before.

 

   Fig. 5 schematically represents a camera 130 compor
 both a main body 132 with a handle 134. The main body
 pal 132 comprises a curtain shutter 136, well known to
 specialists, and a mechanism for setting up and winding
 the film not shown by which the film 138 can be
 place in its plane 140, just behind the curtain shutter 136.



   Bellows protecting against light 142 are included between
 the front part of the main body 132 and a frame
 lens 144 which has an opening 146 in which is
 fixed the lens 148 of the camera. Bellows 142 is of construction
 much lighter than usual in order to increase
 its flexibility and is interposed between the objective 148 and the
 curtain shutter window on the back of the camera. A weight
 annular 158 is placed behind the lens mount 144
 and acts as a dynamic balancing counterweight.



   The lens mount 144 hangs from the Gimbal at the
 main body 132 by Cardan journals 150 and 152
 starting from the outer surface of a Cardan ring 154 which
 can be swiveled relative to the main body by means of trunnions
 of Cardan 156 which are orthogonal to the journals of Car
 dan 150 and 152. The lens mount is thus suspended from the
 Gimbal in a shot coinciding with that 140 of the film and
 under these conditions, the operating mode, in the presence of
 random movements, is identical to that of the repressed mechanism
 schematically feels in fig. 4A and 4B. We can incorporate,
 demand, shock absorbers and a locking mechanism.



   Other embodiments can be envisaged for
 apply the above principles to trews optical systems
 varies. For example, we can use mechanisms other than
 spring and a mechanical shock absorber to restore the position of the
 lens mount relative to the rest of the camera. Others
   mechanisms may include electrical sensors, a
 appropriate amplifier and a torque motor for each axis.

 

   Although we can consider in some cases perfect
 elements giving superior results, they are not necessary
 so that the device built according to these principles works. In
 In fact, it is undesirable for many applications to
 complicate it. In addition, it is clear that devices can
 be left permanently unlocked or may be blocked by
 means other than a trigger, a lever or a spring. The
 prior art centering and locking methods are
 sufficiently numerous to be able to have technical means
 very varied niques of implementation of the invention.

 

Claims (1)

REVENDICATION CLAIM Appareil optique avec mécanisme compensateur des mouvements angulaires aléatoires, caracterise en ce qu'il comprend à une extremity un objectif(l2; 116; 148) définissant un axe optique (60; 110; 126) sur lequel est dispose un organe récepteur d'image (20; 24; 122; 138) à l'autre extremity, l'objectif etant contenu dans une monture (28; 144), un moyen de découplage (46, 49, 51, 53, 55; 150, 152, 156) pour découpler angulairement les mouvements angulaire aléatoire de l'objectif, le moyen de découplage définissant un plan de référence (64; 128; 140) situe sur l'axe optique à un tel endroit que l'image forme par l'appareil optique soit stabilise lorsque l'organe récepteur d'image est soumis aux mouvements angulaires aléatoires, et une masse (62; Optical apparatus with compensating mechanism for random angular movements, characterized in that it comprises at one end an objective (l2; 116; 148) defining an optical axis (60; 110; 126) on which is placed an image receiving member (20; 24; 122; 138) at the other end, the lens being contained in a mount (28; 144), a decoupling means (46, 49, 51, 53, 55; 150, 152, 156) for angularly decoupling the random angular movements of the lens, the decoupling means defining a reference plane (64; 128; 140) located on the optical axis at such a location that the image formed by the optical apparatus is stabilized when the image receiving member is subjected to the random angular movements, and a mass (62; 158) équili- brant par inertie l'objectif par rapport au plan de référence pour compenser les mouvements angualires aléatoires de l'organe récepteur d'image par rapport à la ligne de vise initiale, en tendant à maintenir l'axe de I'objectif parallèle à la ligne de visee initiale. 158) balancing by inertia the objective with respect to the reference plane to compensate for the random angual movements of the organ image receptor in relation to the initial line of sight, in tending to keep the axis of the objective parallel to the line of sight initial. SOUS-REVENDICATIONS 1. Appareil selon la revendication, caracterise en ce que le plan de référence (128:140) coïcidence avec l'organe récepteur d'image (122138). SUB-CLAIMS 1. Apparatus according to claim, characterized in that the reference plane (128: 140) coincides with the image receiving member (122138). 2. Appareil selon la revendication, caracterise en ce que le moyen de découplage comprend une suspension à la Cardan (46, 49, 51, 53, 55; 150, 152, 156) de la monture (28) par rapport à l'organe récepteur d'image (24; 138) afin de communiquer audit organe deux degrés de liberty angulaire. 2. Apparatus according to claim, characterized in that the decoupling means comprises a Cardan suspension (46, 49, 51, 53, 55; 150, 152, 156) of the frame (28) relative to the image receiving member (24; 138) for communicating with said organ two degrees of angular liberty. 3. Appareil selon la revendication, caracterise en ce que l'organe récepteur d'image est un oculaire (18,20; 122). 3. Apparatus according to claim, characterized in that the image receiving organ is an ocular (18,20; 122). 4. Appareil selon la revendication, comprenant un oculaire (18, 20), l'objectif (12) formant une image renversée sur l'axe optique (60) et l'organe récepteur d'image étant un véhicule (24) qui présente une image redressée à l'oculaire, caractérisé en ce que la monture (28) est découplée de manière que le plan de référence (64) soit place entre l'objectif et le véhicule, en avant de l'image renversée, à une distance égale à la distance focale de l'oculaire divisé par le grandissement du véhicule. 4. Apparatus according to claim, comprising an eyepiece (18, 20), the objective (12) forming an image reversed on the axis optical (60) and the image receiving member being a vehicle (24) which presents a straightened image to the eyepiece, characterized in that the mount (28) is decoupled so that the reference plane (64) is placed between the objective and the vehicle, in front of the reversed image, at a distance equal to the focal length of the eyepiece divided by the magnification of the vehicle. 5. Appareil selon la sous-revendication 4, caracterise en ce que l'oculaire forme une image renversée destinée à l'examen et la monture est découplée de manière que le plan de référence coïncide substantiellement avec le plan principal antérieur de l'oculaire. 5. Apparatus according to sub-claim 4, characterized in that the eyepiece forms an inverted image for examination and the frame is decoupled so that the reference plane substantially coincides with the anterior principal plane of the eyepiece. 6. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce que l'organe récepteur d'image est une pellicule sensible (138) dispose dans une camera (130) et la monture (144) est découplée de manière que le plan de référence coincide avec le plan (140) de la pellicule. 6. Apparatus according to claim, characterized in that the image receiving member is a sensitive film (138) disposed in a camera (130) and the mount (144) is decoupled so that the reference plane coincides with the shot (140) of the film. 7. Appareil selon la revendication, caracterise en ce qu'il comporte des moyens de blocage (84, 86) pour immobiliser le moyen de découplage (46, 49, 51, 53, 55) de maniére à empêcher le découplage. 7. Apparatus according to claim, characterized in that it comprises locking means (84, 86) for immobilizing the decoupling means (46, 49, 51, 53, 55) so as to prevent the decoupling. 8. Appareil selon la sous-revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un support (39) de l'organe récepteur d'image (24), la monture (28) étant découplée par rapport audit support, les moyens de blocage comportant des organes de blocage (84, 86) supports interieurement et exterieurement par, respectivement, le support et la monture pour immobiliser la monture quand ils sont en prise, un dispositif(34, 92, 94, 96, 98, 100) étant agency de manière à mettre l'organe de blocage (84) du support en prise ou non avec l'organe de blocage (86) de la monture. 8. Apparatus according to sub-claim 7, characterized in that it comprises a support (39) for the image receiving member (24), the frame (28) being decoupled with respect to said support, the locking means. comprising locking members (84, 86) internally and externally supported by, respectively, the support and the frame for immobilizing the frame when they are engaged, a device (34, 92, 94, 96, 98, 100) being agency so as to put the locking member (84) of the support or not with the locking member (86) of the frame. 9. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif 66, 68) de remise en place agencé de maniere à appliquer à la monture (28) une force qui tend à aligner progressivement l'image formée par l'objectif (12) avec l'organe récepteur d'image (24), de sorte que l'axe de ladite image est aligné avec l'axe de l'organe récepteur d'image. 9. Apparatus according to claim, characterized in that it comprises a device 66, 68) for replacing arranged so as to apply to the frame (28) a force which tends to gradually align the image formed by the lens. (12) with the image receiving member (24), so that the axis of said image is aligned with the axis of the image receiving member.
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