DE2164683C3 - Optical image stabilization system - Google Patents
Optical image stabilization systemInfo
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NiNi
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0,000.00
wobei ι die Nummer der Ebene, ri den Krüm mungsradius, di den Abstand, Ni den Brechungs index und Vi die Farbdispersion darstellt.ι wherein the number of the plane, the radius of curvature ri, the spacing di, Ni the refractive index and Vi represents the color dispersion.
Die Erfindung betrifft ein optisches Bildstabili sierungssystcm mit einem Abbildungssystem für d« Erzeugung eines Bildes.The invention relates to an optical image stabilization system with an imaging system for the Generation of an image.
Es ist bereits ein optisches Bildstabilisierungs system bekannt, welches in Fig. 1 dargestellt ist Eine brechende Einrichtung D0 hat einen veränder liehen Vcrtikalwinkel und eine feststehende End ebene. Sie ist vor einem Hauptabbildungssystem L1 angeordnet. Die brechende Einrichtung ist nicht im einzelnen dargestellt. Sie kann jedoch entweder eil Flüssigkeitsprisma oder ein bekanntes Paar aus einei plankonkaven und einer plankonvexen Linse sein, wie es in der US-PS 32 53 525 beschrieben ist. F0 ist die Bildebene, R0 eine Bezugsebene, O0 eine optische Achse der Abbildungslinse L0, während P0 ein fest stehender Punkt ist. Wenn der Vertikalwinkel dei brechenden Einrichtung δ ist, kann der in der Figui dargestellte Abweichungswinkel (5' mit δ = δ ■ (η —η'} erhalten werden, wobei η der Brechungsindex eines Prismas ist, während ri der Brechungsindex des dasselbe umgebenden Materials, beispielsweise von Luft ist. Wenn «'=1 und « = 2,0 ist, dann wäre δ' — δ, soThere is already an optical image stabilization system known, which is shown in Fig. 1. A refractive device D 0 has a variable Vcrtikalwinkel borrowed and a fixed end plane. It is arranged in front of a main imaging system L 1 . The breaking device is not shown in detail. However, it can be either a liquid prism or a known pair of a plano-concave and a plano-convex lens, as described in US Pat. No. 3,253,525. F 0 is the image plane, R 0 is a reference plane, O 0 is an optical axis of the imaging lens L 0 , while P 0 is a fixed point. If the vertical angle of the refractive device is δ , the deviation angle shown in the figure (5 'with δ = δ ■ (η -η'} , where η is the refractive index of a prism, while ri is the refractive index of the same surrounding material, for example is of air. If «'= 1 and« = 2.0, then δ' - δ would be so
daß der abbildende Brennpunkt festgelegt werden kann.that the imaging focus can be determined.
Es ergeben sich jedoch viele Probleme bei der Herstellung eines derartigen Systems. Aufgrund der optischen Eigenschaften der Materialien mit einem so hohen Brechungsindex wie 2,0 — diese sinü leicht. gelblich — ergeben sich weitere Schwierigkeiten bei der praktischen Verwendung. Wenn andererseits n<2 (n>2) ist, wird der Bildpunkt verschoben, so daß eine äußere Kraft angewandt werden muß, um diese Verschiebung zu kompensieren, weshalb der Mechanismus kompliziert wird.However, many problems arise in manufacturing such a system. Due to the optical properties of the materials with a refractive index as high as 2.0 - these are very light. yellowish - there are further difficulties in practical use. On the other hand, when n <2 (n> 2), the pixel is shifted so that an external force must be applied to compensate for this shift, and the mechanism becomes complicated.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wirksames Bildstabilisierungssystem zu schaffen, das die Verwendung optischer Materialien ermöglicht, deren Brechungsindizes innerhalb der üblichen Weite liegen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.The invention is therefore based on the object of creating an effective image stabilization system, which enables the use of optical materials whose refractive indices are within the usual To lie wide. According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of the main claim solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.Advantageous further developments of the invention are evident from the subclaims.
Durch die Erfindung werden die obengenannten Nachteile vermieden, ohne daß eine äußere Kraft ausgeübt werden muß, wobei ein stationäres optisches System in einem optischen Ablenkungssystem vorgesehen wird und gleichzeitig ein optisches Transformationssystem vor dem stationären System vorgesehen wird, so daß ein Überbetrag oder ein Fehlbetrag der Abweichung des stationären Systems durch das dioptrische System kompensiert wird. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für die Verwendung als Bildstabilisierungseinrichtung in einer Kamera und ähnlichen optischen Geräten.The invention avoids the above-mentioned disadvantages without any external force must be exercised, with a stationary optical system in a deflection optical system is provided and at the same time an optical transformation system is provided in front of the stationary system becomes, so that an excess or a shortage of the deviation of the stationary system is compensated by the dioptric system. The invention is particularly advantageous for use as an image stabilization device in a camera and similar optical devices.
Durch die Erfindung wird ein optisches Stabilisierungssystem geschaffen, so daß selbst bei einer Diehung und/oder Schwingungsbewegung des optischen Systems das Bild bei einem statischen Objektpunkt nicht verschränkt oder relativ zu dem rotierenden und/oder schwingenden optischen System bewegt wird, sondern demgegenüber festliegend ist.The invention provides an optical stabilization system so that even in the event of a die and / or oscillatory movement of the optical system, the image at a static object point not entangled or moved relative to the rotating and / or oscillating optical system is, but is fixed in contrast.
Durch die Erfindung werden die folgenden Bedingungen erfüllt:The invention fulfills the following conditions:
1. Das gesamte optische System mit Ausnahme des Teiles eines optischen Abweichungssystems, d.h. ein stabilisiertes optisches Element, führt eine Drehbewegung um einen Punkt auf der Bezugsachse durch, der ein Punkt auf der optischen Achse ist.1. The entire optical system with the exception of part of an optical deviation system, i.e. a stabilized optical element, rotates around a point on the reference axis which is a point on the optical axis.
2. Das Abweichungssystem hat in sich eine brechende Oberfläche, welche gegenüber der erwähnten Drehung stabilisiert ist.2. The deviation system has a refractive surface, which is opposite to the one mentioned Rotation is stabilized.
3. Das Abweichungssystem hat derartige brechende Flächen, daß sie parallel zueinander verlaufen, wenn der Winkel zwischen der Bezugsachse und der optischen Achse durch die Drehung Null wird, während, wenn dieser Drehwinkcl gleich Λ wird, die Abweichung von der Parallelen der durch das Abweichungssystem gebildeten dioptrischen Ebenen, el. h. der durch die beiden Ebenen gebildete vertikale Winkel, gleich f> wird.3. The deviation system has such refractive surfaces that they run parallel to each other when the angle between the reference axis and the optical axis becomes zero by the rotation, while when this angle of rotation becomes equal to Λ, the deviation from the parallels of those formed by the deviation system dioptric planes, el. h. the vertical angle formed by the two planes becomes equal to f>.
4. Wenn das dioptrische System ein afokales Systcm
ist, ist dessen Vergrößerung M gegeben durch IMI = In = M'!, wobei der Brechvngsindex
des Materials, das die Abweichungseinrichtung umgibt, n' und der Brechungsindex der
unbeweglichen brechenden Fläche in dem Abweichungssystem η ist.
5 4. If the dioptric system is an afocal system, its magnification M is given by IMI = In = M '!, where the index of refraction of the material surrounding the deviation device is n' and the index of refraction of the immovable refractive surface in the deviation system is η .
5
Die verwendete Einrichtung zur Stabilisierung desoptischen Abweichungssystems gemäß der Erfindung ist nicht im einzelnen dargestellt. Es können jedoch hierfür übliche Einrichtungen, wie Pendel oder der Gyroeffekt, in befriedigender Weise Verwendung finden.The device used to stabilize the optical deviation system according to the invention is not shown in detail. However, this can be the usual facilities, such as pendulum or the gyro effect, can be used in a satisfactory manner.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention is to be explained in more detail with the aid of the drawing. It shows
F i g. 1 ein bekanntes optisches Bildstabilisierungssystem, wobei Fig. la eine Schnittansicht längs der Bezugsebene von Fig. Ib ist, während Fig. Ib eine Schnittansichi längs der Be^ugsebene von Fig. la ist,F i g. 1 a known optical image stabilization system, FIG. La a sectional view along the The reference plane of Fig. Ib, while Fig. Ib is a Sectional view along the inflection plane of Fig. La is,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes optisches B:ldstabi-2 shows an optical B: ldstabi-
ao lisierungssystcm, wobei ein brechendes dioptrisches System vorgesehen ist,ao lisierungssystcm, whereby a refractive dioptric System is provided,
Fig. 3 eine Schnittansicht eines praktischen Ausfühnmgsbeispiels der Erfindung, dessen Daten in der Tabelle angegeben sind,Fig. 3 is a sectional view of a practical embodiment of the invention, the data in the Table are given,
*5 Fig. 4 eine Schnittansicht durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung.* 5 Fig. 4 is a sectional view through a modified one Embodiment of the invention.
Die folgenden Erläuterungen betreffen eine AnOrdnung gemäß der Erfindung, bei welcher der Überbetrag oder der Fehlbetrag der Abweichung für das optische System durch ein Abweichungssystem ausgeglichen wird, welches ein stationäres System enthält, das ortsfest angeordnet werden kann, wobei die Kompensation mit einem afokalen dioptrischcn Konvertersyslem erfolgt.The following explanations relate to an arrangement according to the invention, in which the excess amount or the shortfall in deviation for the optical system is compensated for by a deviation system which contains a stationary system that can be arranged stationary, the Compensation with an afocal dioptric converter system he follows.
Fig. 2a und 2b zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Abweichungssystem D1, D2 ein dioptrisches System ist. Es ist der Zustand dargestellt, bei dem die Endebenen des Abweichunessystems stationärc Ebenen sind, während andere Teile eine Drehung um einen Winkel ό um die Punkte P1, P2 auf der Bezugsachs;/?,, R2 durchgeführt haben, wobei dieselben optischen Achsen O1, O2 beibehalten werden. Ferner zeigt Fig. 2a die Anordnung wichtiger Teile und den Strahlenverlauf, wenn n<2 und 0<Λί<1 ist, während Fi g. 2 b dasselbe zeigt, wenn n>2 und M> I ist. Die Vergrößerung des Konverters wird entsprechend der Bedingung 4 erhalten, für ri = 1, während in dem Fall η < 2 ein Weitwinkelkonverter C1 und im Falle η > 2 ein Telekonverter2a and 2b show an embodiment in which the deviation system D 1 , D 2 is a dioptric system. It shows the state in which the end planes of the deviation system are stationary planes while other parts have made a rotation by an angle ό about points P 1 , P 2 on the reference axis; /? ,, R 2 , the same optical axes O 1 , O 2 are retained. Furthermore, Fig. 2a shows the arrangement of important parts and the beam path when n <2 and 0 <Λί <1, while Fi g. 2 b shows the same when n> 2 and M> I. The enlargement of the converter is obtained according to condition 4, for ri = 1, while in the case η <2 a wide-angle converter C 1 and in the case η > 2 a teleconverter
C9 Verwendung findet. L1, L2 sind Hauptabbildungssysteme, F1, F2 sind Bildebenen.C 9 is used. L 1 , L 2 are main imaging systems, F 1 , F 2 are image planes.
Fig. 2c zeigt den Zustand, bei dem die erste Ebene des Abweichungssystems D3 eine stationäre Ebene ist, während die anderen Teile um den Winkcl Λ um einen Punkt P3 auf der Bezugsachsc R3 gedreht wurden, wobei dieselbe optische Achse ΟΛ beibehalten wird. In diesem Fall ist das Vorzeichen der Abweichung H1. in der Zeichnung entgegengesetzt den Vorzeichen im Falle der Fig. 2a und 2b.Fig. 2c shows the state in which the first plane of the deviation system D 3 is a stationary plane, while the other parts have been rotated by the angle about a point P 3 on the reference axis R 3 , the same optical axis Ο Λ being maintained . In this case the sign of the deviation is H 1 . in the drawing opposite to the signs in the case of FIGS. 2a and 2b.
Die Vergrößerung des Konverters C3 ist deshalb M-■-= ~(n-n'), weshalb M<0 wird, wenn n>n' ist, so daß beispielsweise ein afokaler Kcplcr-Konverter als Konverter C3 Verwendung finden kann. In diescm Fall wird das Bild gegen Fig. 2a und 2b umgekehrt, wobei es durch ein Prisma od. dgl. aufgerichtet weiden kann. Fn ist eine Bildebene des Abbiklungssyslcms L3.The enlargement of the converter C 3 is therefore M- ■ - = ~ (n-n '), which is why M <0 when n>n' , so that, for example, an afocal Kcplcr converter can be used as converter C 3 . In this case, the image is reversed from FIGS. 2a and 2b, whereby it can be erected by a prism or the like. F n is an image plane of the imaging system L 3 .
Wie vorstehend erläutert, kann bei der ErfindungAs explained above, in the invention
der Brechungsindex des Abweichungssystems entsprechend irgendeinem optischen Wert ausgewählt werden. Ein solcher Konverter, der eine afokalc Winkclvcrstärkung aufweist und die Abweichung entsprechend dem ausgewählten Brechungsindex kompensieren kann, wird vor dem Abwcichungssystem angeordnet, wodurch der Bildpunkt leicht und genau festgelegt werden kann, so daß er in irgendeinem optischen Medium, beispielsweise unter Wasser, liegen kann.the refractive index of the deviation system accordingly any optical value can be selected. One such converter that has an afokalc Angular gain and the deviation corresponding to the selected refractive index can compensate, is placed in front of the deviation system, making the pixel easily and can be precisely defined so that it can be used in any optical medium, for example under Water, can lie.
Die Daten von Komponenten des in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels sind in der Tabelle enthalten.The data of components of the in FIG. 3 shown Embodiments are included in the table.
Obwohl die obenerwähnte Bedingung 3 zum Zwecke der Vereinfachung der Erläuterung auf der Annahme beruht, daß zwei brechende Oberflächen in einem Abbildungssystem angeordnet sind, kann beispielsweise eine Anordnung erfolgen, bei der die unbewegliche brechende Oberfläche ein Teil des Konverters, wie in F i g. 4 gezeigt, bildet.Although the aforementioned Condition 3 is based on FIG It is assumed that two refractive surfaces are arranged in an imaging system for example, an arrangement can be made in which the immobile refractive surface is part of the Converter, as shown in FIG. 4, forms.
Die obigen Daten gelten für einen Bildfeldwinkel von 47°, Fl: 2,5; M = 0,67 und für eine Brennweite des Hauptabbildungssystems von 1,0.The above data apply to an image field angle of 47 °, Fl: 2.5; M = 0.67 and for one focal length of the main imaging system of 1.0.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (3)
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DE2164683A1 DE2164683A1 (en) | 1972-07-27 |
DE2164683B2 DE2164683B2 (en) | 1976-03-25 |
DE2164683C3 true DE2164683C3 (en) | 1976-11-18 |
Family
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