DE1944189A1 - Optisches System mit Bildstabilisierung - Google Patents

Description

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rHpi.-I.V J Γ^ίΓΝ CRASEMAN.N ; _t .^ ,_;

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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

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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;

Fig. 3 den Strahlengang der Fig. 2;

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;

Fig. 6 den Strahlengang su Fig. 5;

Flg. 7 einen optischen Stabilisator zur Erzeugung eines stabilisierten Kamerabildes mit einen Umkehrprisma, wobei der dargestellte Stabilisator durch zufällige Bewegung abgelenkt ist;

Fig. 8 den Strahlengang zu Fig. 7;

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.

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Das starre Teleskop B unnitteVan der Öffnung i*f ist hier als

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

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.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@n_s 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

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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

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- 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 spezielle_f 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.

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

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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

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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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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)

1. OPTICAL RESEARCH AHD DEVELOPMENT CORPORATION

   P a t β a t α η s ρ ρ Ü ο h e :

   Optlsohe/s Sfstem ait Sildstabllisierung gegen zufällige

   ems, g#k»nns®lehnet durch ein erstes Teleskop

   CB) mit dt? ¥@s'gr@&mmg Μ-,, das starr im Strahlengang des

   angeordnet 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 unmittelbar

   in «ims £W$ite Teleskop (€) gelangt und die Vergrößerungen durch

   folgende

   > , 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 i_t 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 V

   7. 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·

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