DE2234290A1

DE2234290A1 - MECHANISM FOR COMPENSATING RISK ANGULAR MOVEMENTS ON OPTICAL DEVICES

Info

Publication number: DE2234290A1
Application number: DE19722234290
Authority: DE
Inventors: David B Fraser
Original assignee: Dynasciences Corp
Current assignee: Dynasciences Corp
Priority date: 1972-07-12
Filing date: 1972-07-12
Publication date: 1974-01-24

Description

"Mechanismus zur Kompensierung wil lkürl icher Winkelbewegungen an optischen Geräten" Die Erfindung betrifft Anlagen zur Kompensation von Bild bewegungen und insbesondere einen Mechanismus, um ein Bild durch Kompensieren kleiner Winkelabweichungen eines optischen Systems gegenüber einer gewünschten Sichtlinie stabil zu halten. "Mechanism to compensate for arbitrary angular movements optical devices "The invention relates to systems for compensating for image movements and in particular a mechanism to recreate an image by compensating for small angular deviations of an optical system with respect to a desired line of sight.

Optische Systeme verschiedener Form müssen oft ohne stabilisierende Halterungen benutzt werden, welche in der Lage sind, di e optische Bahn des Systems mit einer gewünschten Sichtlinie zusammenfallen zu lassen. Wenn die optische Bahn des Systems willkürlichen Winkelabweichungen gegenüber der erwünschten Sichtlinie unterliegt, bewegt sich das Bild innerhalb der Betrachtungs- oder Sichtebene und wird unklar. Dieses Problem tritt im allgemeinen bei Verwendung optischer Systeme auf, welche entweder von der Hand gehalten oder auf einem Schwingungen ausgesetzten Träger benutzt werden, so auf einem sich bewegenden Fahrzeug. Bei Benutzung von Kameras führt eine derartige Bildbewegung innerhalb der Filmebene zu einem Verschwimmen von Einzelheiten auf der Photographie. Bei direkten Sichtgeräten, so bei Fernrohren und Ferngläsern, kann das Sichtbild des Betrachters in gleicher Weise unscharf werden. Optical systems of various shapes often have to be without stabilizing Mounts are used which are capable of holding the optical path of the system to coincide with a desired line of sight. When the optical path of the system arbitrary angular deviations compared to the desired Subject to line of sight, the image moves within the viewing or viewing plane and becomes unclear. This problem generally occurs when using optical systems on, which are either hand-held or exposed to vibrations Carriers are used so on a moving vehicle. When using With cameras, such an image movement leads to a blurring within the film plane of details in the photograph. With direct vision devices such as telescopes and binoculars, the viewer's image can be blurred in the same way.

Es wurden verschiedene Verfahren und Geräte entwickelt, um eine derartige wilikürlic¢Bildbewegung zu verhindern bzw. zu kompensiegen. Diese bekannten Geräte arbeiten mit verschiedenartigen, kompliziert aufgebauten Brechungssystemen, mit elektronischen Anlagen und mit trägheitsstabilisierten Spiegel systemen, welche umfangreicher Instrumentierung und genau eingerichteter optischer Bauteile bedürfen. Die bekannten Geräte sind nicht nur teuer in der Konstruktion und im Betrieb, die zusätzlichen optischen Bauteile innerhalb der Lichtbahn für diese Systeme vergrössern ausserdem die Anzahl lichtbrechender oder reflektierender Flächen, was entsprechend zu einer Abnahme in der Qualität des eingesehenen Bildes führt. Eine Anzahl bekannter Systeme bedürfen ausserdem äusserer Antriebe. Andere Anlagen erfordern die Verwendung einer fixierten Bildaufrichtungslinse, eine Anordnung, welche die Verwendung eines zur Bildaufrichtung bzw. zur Bildumkehr geeigneten Zoom-Systems nicht ermöglicht. Anlagen dieser Form setzen voraus, dass die Objektivlinse auf einem schwingenden Träger achsenversetzt arbeitet.Various methods and devices have been developed for such wilikürlic ¢ to prevent or compensate for image movement. These known devices work with different types of complex refraction systems electronic systems and with inertia-stabilized mirror systems, which require extensive instrumentation and precisely set up optical components. The known devices are not only expensive to construct and operate, the enlarge additional optical components within the light path for these systems also the number of refractive or reflective surfaces, which is accordingly leads to a decrease in the quality of the viewed image. A number of well-known ones Systems also require external drives. Other facilities require use a fixed image erecting lens, an arrangement that allows the use of a zoom system suitable for image erection or image reversal is not possible. Systems of this type assume that the objective lens is on a vibrating basis Carrier works off-axis.

Demgegenüber werden durch den Mechanismus gemäss der Erfindung die beschriebenen Nachteile beseitigt, dennoch wird ein einfacher Aufbau beibehalten.In contrast, the mechanism according to the invention The disadvantages described are eliminated, but a simple structure is retained.

Der Mechanismus gemäss der Erfindung ermöglicht eine Kompensation kleiner Winkel bewegungen eines optischen Systems ohne Einsatz elektronischer Bauteile und ohne zusätzliche Verwendung lichtbrechender oder reflektierender Flächen innerhalb der Lichtbahn.The mechanism according to the invention enables compensation small angular movements of an optical system without the use of electronic components and without the additional use of refractive or reflective surfaces inside the light path.

Stattdessen.werden einfache mechanische Bestandteile verwendet, um die Linsenbauteile innerhalb des Systems so in Fluchtung zu halten, dass Winkelbewegungen kompensierbar sind. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf optische Anlagen mit einer eine Objektivlinse aufweisenden optischen Bahn. Willkürliche Winkelbewegungen werden von der Objektivlinse entkuppelt bzw. gelöst, in dem man die Objektivlinse kardanisch um eine Schwenkebene lagert, welche senkrecht zur gewünschten Sichtlinie liegt.Instead, simple mechanical components are used to make keep the lens components in alignment within the system so that angular movements are compensable. In particular, the invention relates to optical systems with an optical path having an objective lens. Arbitrary angular movements are uncoupled or released from the objective lens by opening the objective lens gimbaled about a swivel plane which is perpendicular to the desired line of sight lies.

Anlagen, welche ein Okular zur Bildbeobachtung aufweisen und bei welchen alle optischen Elemente mit Ausnahme dieses Okulars am Kardangelenk angebracht sind, besitzen eine Schwenkebene, die mit der ersten Hauptfläche des Okulars zusammenfällt. Bei Anlagen, welche ein Okular zur Bildbeobachtung verwenden und bei welchen zwischen diesem Bild und dem ersten Bild des Objektivs ein Bildaufrichtungssystem benutzt wird, befindet sich die Schwenkebene vor dem umgekehrten Bild, wobei der Abstand der Brennlänge des Objektivs, geteilt durch die Vergrösserung der Anlage entspricht.Systems which have an eyepiece for image observation and which all optical elements with the exception of this eyepiece are attached to the universal joint, have a pivot plane that coincides with the first main surface of the eyepiece. For systems that use an eyepiece for image observation and for those between An image erection system is used for this image and the first image of the lens the pivot plane is in front of the inverted image, where the distance corresponds to the focal length of the lens divided by the magnification of the system.

Bei Kamerasystemen fällt die Schwenkebene mit der Filmebene der Kamera zusammen.In camera systems, the swivel plane coincides with the film plane of the camera together.

Bei besonderen Ausführungsformen der Erfindung sind Mittel vorgesehen, um die Kardankörper zu arretieren, so dass die Kompensation begrenzt wird, so zum Beispiel während der Bewegung oder wenn eine starke Winkelbeschleunigung erwünscht ist. Mechanische Federn oder magnetische Einrichtungen können zur statischen Rückstellung des optischen Systems benutzt werden. Es können auch elektrische Vorrichtungen zur Anwendung gebracht werden, um Fehlfluchtungen von Bauteilen der Anlage gegenüber der normalen Lage abzufühlen und um ein entsprechendes Signal zu erzeugen. Eine auf den Fühler ansprechende Vorrichtung wird benutzt, um die Rückstellkraft auszulösen.In particular embodiments of the invention, means are provided to lock the gimbals so that the compensation is limited, so for Example during movement or when a strong angular acceleration is required is. Mechanical springs or magnetic devices can be used for static resetting of the optical system can be used. There can also be electrical devices for Can be applied to misalignments of components of the system as opposed to to sense the normal situation and to generate a corresponding signal. One A device responding to the sensor is used to trigger the restoring force.

Die Erfindung ist verwirklicht in einem die Bildbewegung kompensierenden Mechanismus für optische Anlagen. Dabei werden willkürliche Winkelbewegungen des Sichtgerätes durch ein Schwenksystem kompensiert, innerhalb welchem die Objektivlinse auf einem Trägheits-Balancekörper angebracht ist und sich relativ einer vorbestimmten Ebene in der optischen Bahn verschwenken kann, um die optische Achse des Objektivs parallel zur erwünschten Sichtlinie zu halten. Falls das optische System durch ein Fernrohr oder durch ein anderes Sichtgerät dieser Form dargestellt wird, wird die Schwenkebene unter einem Abstand vom Objektiv angeordnet, welche der Vergrösserung des Systems zugeordnet ist. Falls das optische System aus einer Kamera besteht, fällt die Ebene mit der Filmebene zusammen.The invention is implemented in a device that compensates for the movement of the image Mechanism for optical systems. Arbitrary angular movements of the Vision device compensated by a swivel system, within which the objective lens is mounted on an inertia balance body and is relatively a predetermined Can pivot plane in the optical path about the optical axis of the lens keep parallel to the desired line of sight. If the optical system is through a Telescope or another viewing device of this type is represented by the Pivot plane arranged at a distance from the lens, which is the magnification assigned to the system. If the optical system consists of a camera, the plane coincides with the film plane.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.The invention is based on exemplary embodiments with reference Explained on the accompanying drawings.

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht von Bauteilen eines Mechanismus gemäss der Erfindung zur Kompensierung der Bildbewegung; Fig. 2 ist eine Schnittansicht von Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3a und 3b, 4a und 4b sind schematische Folgeansichten der Wirkungsweise des Kompensationsmechanismus gemäss der Erfindung; und Fig. 5 ist eine schematische Schnittansicht einer Kamera unter Verwendung eines zur Kompensierung der Bildbewegung dienenden Mechanismus gemäss der Erfindung.Fig. 1 is a schematic sectional view of components of a mechanism according to the invention to compensate for image movement; Fig. 2 is a sectional view from line 2-2 in Figure 1; 3a and 3b, 4a and 4b are schematic sequential views the operation of the compensation mechanism according to the invention; and FIG. 5 Fig. 3 is a schematic sectional view of a camera using one for compensation the image movement serving mechanism according to the invention.

Nachfolgend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Die dargestellten Ausführungsformen dienen ohne Einschränkung zur Erläuterung der Erfindung, so dass weitere zweckmässige Ausgestaltungen und Weiterbildungen im Rahmen der Erfindung liegen. Die dargestellten Ausführungsformen sind unter Bezugnahme auf ein terrestrisches Fernrohr und auf eine Kamera erläutert.Embodiments of the invention are shown below with reference to the drawings explained. The illustrated embodiments serve to explain without restriction of the invention, so that further expedient refinements and developments lie within the scope of the invention. The illustrated embodiments are by reference on a terrestrial telescope and on a camera.

Natürlich sind die Merkmale der Erfindung in gleicher Weise auf mit Bildumkehr versehene Teleskope oder Fernrohre anwendbar, ein schliesslich derjenigen, mit welchen sowohl das reelle als auch das virtuelle Bild sichtbar wird. Des weiteren sind die Merkmale der Erfindung anwendbar auf Doppelgläser bzw. Ferngläser, reflektierende Teleskope, Spiegellinsen und dergleichen.Of course, the features of the invention are equally applicable to Reversing telescopes or telescopes can be used, including those with which both the real and the virtual image become visible. Further the features of the invention are applicable to double glasses or binoculars, reflective Telescopes, mirror lenses and the like.

In den Fig. 1 und 2, welche schematisch eine Ausführungsform der Erfindung wiedergeben, ist ein terrestrisches Fernrohr mit einer Objektivlinse 1!2 und einem optischen Tubus 14 dargestellt. Das Fernrohr, dessen Bestandteile im Schnitt wiedergegeben sind, weist ferner Bauteile eines Umkehr- und Zoom-Körpers 16 auf. Der Umkehr-und Zoom-Körper 16 umfasst einen Okularabschnitt 18 mit Okularlinsen 20 und einen mittleren optischen Tubusabschnitt 22, in welchem eine Zoom-Umkehrlinsenreihe 24 vorgesehen ist. Die Linsen sind nur in schematischer Form wiedergegeben und können in der Praxis aus mehreren Bauteilen bzw. Einzelelementen bestehen, um die erwünschten chromatischen und stig mati schen Korrekturen vorzunehmen.In Figs. 1 and 2, which schematically illustrate an embodiment of the invention is a terrestrial telescope with an objective lens 1! 2 and a optical tube 14 shown. The telescope, its components are shown in section, also has components of an inverted and zoom body 16 on. The erecting and zooming body 16 comprises an ocular section 18 with ocular lenses 20 and a central optical tube section 22, in which a zoom reversing lens row 24 is provided. The lenses are only shown in schematic form and can in practice consist of several components or individual elements to achieve the desired make chromatic and stigmatical corrections.

Die Objektivlinse 12 wird von einem Adapterring 26 an der Vorderseite eines rohrförmigen Gehäuses 28 getragen. Der Ring wirkt als entkuppelter Kardanring nachfolgend beschriebener Form. Das Objektivgehäuse 28 wird innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses 30 getragen, welches an der unteren Seite mit einem Handgriff 32 ausgestattet ist. Am Handgriff befindet sich ein Schaltknopf 34 und ein hierfür geeigneter, nachfolgend ausführlicher erläuterter Mechanismus. Ein an der Vorderseite befindliches Glas 31 verschliesst das Gehäuse 30.The objective lens 12 is supported by an adapter ring 26 on the front a tubular housing 28 is carried. The ring acts as a decoupled gimbal ring form described below. The lens housing 28 is inside a tubular Housing 30 carried, which is equipped with a handle 32 on the lower side is. On the handle there is a switch button 34 and a suitable one below detailed mechanism explained. A glass on the front 31 closes the housing 30.

Das Gehäuse 30 ist an der Rückseite mit einer Platte 36 versehen, in welcher sich mittig eine Öffnung 38 befindet, um den Abschnitt 22 zu befestigen. Eine Mantel- oder Zylinderschraube 42 wird verwendet, um das zur kardanischen Befestigung dienende Rohr 39 vorwärts-und rückwärtsgerichtet zu verschieben, so dass das Bild vom Objektiv fokussiert werden kann. Ein Zapfen bzw. Stift 40 verhindert zusammen mit der Schraube 42, dass sich das Rohr 39 dreht. Als Ergebnis der vorangehend beschriebenen Konstruktion sind der Abschnitt 22 und der Okularabschnitt 18 am Rahmen befestigt, während das Objektiv mit Hilfe einer kardanischen Aufhängung 44 angebracht ist.The housing 30 is provided on the back with a plate 36, in which there is an opening 38 in the center in order to fasten the section 22. A jacket or socket head screw 42 is used to mount the gimbal serving tube 39 to move forward and backward so that the picture can be focused by the lens. A tenon or pin 40 prevents them together with the screw 42 that the tube 39 rotates. As a result of the above-described Construction, the section 22 and the eyepiece section 18 are attached to the frame, while the lens is attached by means of a gimbal 44.

Gemäss Fig. 2 besteht der Schwenkmechanismus aus einem herkömmlichen, zwei Achsen aufweisenden Kardangelenk, bei welchem der innerste Körper nicht entkuppelt ist. Dieser nicht enöcuppelte Körper stellt das zum Fokussieren dienende Rohr 39 dar. Der entkoppelte Körper wird durch das Objektivgehäuse 28 gebildet. Der erste Kardanring 46 ist in der ersten Achse 48 entkuppelt, wobei sich Kardanzapfen 49 und 51 von der Aussenfläche des Rohrs 39 durch den ersten Satz von Kardanlagern 50 und 52 erstrecken. Der zweite Kardanring, d. h. das Objektivgehäuse 28, ist mit Hilfe von Kardanzapfen 53 und 55 entkuppelt. Die Zapfen erstrecken sich von der Aussenfläche des ersten Kardanringes 46 durch den zweiten Satz von Kardanlagern 54 und 56 in Richtung der zweiten Achse 58.According to Fig. 2, the pivot mechanism consists of a conventional, Universal joint with two axes, in which the innermost body does not disengage is. This non-uncoupled body represents the tube 39 used for focusing The decoupled body is formed by the lens housing 28. The first The cardan ring 46 is uncoupled in the first axis 48, with cardan journals 49 and 51 from the outer surface of tube 39 through the first set of gimbals 50 and 52 extend. The second gimbal, d. H. the lens housing 28 is with With the help of cardan pins 53 and 55 uncoupled. The tenons extend from the Outer surface of the first gimbal 46 by the second set of gimbals 54 and 56 in the direction of the second axis 58.

Aus diesem Grunde ist die Objektivlinse 12 vom übrigen Gerät entkuppelt, um in zwei Achsen frei gegenüber jeder Eingangsbewegung zu verbleiben. Die beiden Achsen sind senkrecht zur statischen opirschen Achse 60 (Fig. 1 ) ausgerichtet.For this reason, the objective lens 12 is decoupled from the rest of the device, in order to remain free against any input movement in two axes. The two Axes are oriented perpendicular to the static optical axis 60 (FIG. 1).

Ein symmetrischer Trägheits-Balancekörper in Form eines ringförmigen Gewichtes 62 ist am rückwärtigen Ende des Objektivgehäuses 28 angebracht. Das Gewicht 62 stellt eine Masse dar, deren Abstand von den durch die Kardanzapfen 49, 51, 53 und 55 gebildeten Gelenkachsen so gewählt ist, dass das Objektivgehäuse 28 statisch bezüglich der Schwenkebene 64 balanciert bzw. ausgeglichen ist.A symmetrical inertial balance body in the shape of an annular one Weight 62 is attached to the rear end of lens housing 28. The weight 62 represents a mass whose distance from the through the cardan journals 49, 51, 53 and 55 formed joint axes is chosen so that the lens housing 28 is static is balanced or balanced with respect to the pivot plane 64.

Zur Zentrierung dienende Federn 66 und 68 sind an jeder Achse vorgesehen, um langsam das Objektivgehäuse 28 so zurückzuführen, dass seine optische Achse 60 mit der rückwärtigen optischen Achse 70 zusammenfällt. Zwei Dämpfungselemente 72 und 74, je eines auf einer Achse, dienen dazu, jede Schwingungsbewegung des Objektivgehäuses zu dämpfen, welche durch die Federn 66 und 68 verursacht werden könnte. Die Dämpfungselemente 72 und 74 bestehen aus drehbaren Scherelementen und sind auf jeder der Kardanachsen vorgesehen.Centering springs 66 and 68 are provided on each axis, in order to slowly return the lens housing 28 so that its optical axis 60 coincides with the rear optical axis 70. Two damping elements 72 and 74, one on each axis, serve to control any vibratory movement of the lens housing to dampen caused by the springs 66 and 68 will could. The damping elements 72 and 74 consist of rotatable shear elements and are provided on each of the cardan axles.

Um das Objektivgehäuse 28 zu arretieren und um jede Relativbewegung zwischen Gehäuse und verbleibender Baueinheit zu verhindern, wird gemäss Fig. 1 ein arretierender Keil 84 gegen einen Block 86 herangezogen. Der Block 86 umgibt das Objektivgehäuse 28 und kann am Keil 84 angelegt werden. Der Keil 84 wird durch einen Ring 88 getragen, welcher seinerseits mit Hilfe von Bolzen 90 an einer Hülse 92 angebracht ist. Die Hülse 92 ist innerhalb des Gehäuses 30 verschiebbar. Die Hülse 92 ist mit dem Kopf 94 eines Hebels 96 verkeilt, welcher sich auf einem Drehzapfen 98 drehen kann und durch eine Feder 100 in rückwärtsgerichtete Position vorgespannt ist. Der Druckknopf 34 gleitet innerhalb des Handgriffes 32, so dass er bei rückwärtsgerichteter Bewegung den Hebel 96 berührt und diesen verschwenkt. Entsprechend werden die Hülse 92 und der Keil 84 nach vorne verlagert. Wenn eine stabilisierte Sicht erwünscht ist, wird der Druckknopf 34 rückwärtsgerichtet bewegt, um den Keil 84 vom Block 86 zu lösen.To lock the lens housing 28 and to prevent any relative movement To prevent between the housing and the remaining structural unit is shown in FIG. 1 a locking wedge 84 is pulled against a block 86. The block 86 surrounds the lens housing 28 and can be placed on the wedge 84. The wedge 84 is through a ring 88 carried, which in turn by means of bolts 90 on a sleeve 92 is attached. The sleeve 92 is displaceable within the housing 30. the Sleeve 92 is keyed to the head 94 of a lever 96 which rests on a pivot 98 can rotate and biased by a spring 100 in the rearward facing position is. The push button 34 slides within the handle 32 so that it can be seen when facing backwards Movement touches the lever 96 and pivots it. The sleeve will be accordingly 92 and the wedge 84 is displaced forward. When a stabilized view is desired the push button 34 is moved rearwardly to remove the wedge 84 from the block 86 to solve.

Die Fig. 3 a und 3b stellen schematisch die Arbeitsweise eines optischen Kompensationsmechanismus vorangehend beschriebener Bauform dar. Dabei wird ein Objekt 102 durch die Objektivlinse 12 in deren Bildebene 104 abgebildet. Das Bild wird durch die Linsenreihe 24 aufgerichtet bzw. umgekehrt und stellt ein zweites Bild 107 dar, welches durch das Auge 106 mit Hilfe der Okularlinse 20 beobachtet werden kann. Ohne Bewegung fällt die optische Achse 108 der Okularlinse 20 und der Linsenreihe 24 zur Bildumkehr mit der optischen Achse 110 der Objektivlinse zusammen. Ohne Verwendung des vorangehend beschriebenen Kardangelenks würde das Bild unter Einsicht durch das Auge 106 bei Auftreten störender willkürlicher Bewegungen unscharf werden. Infolge der Kardanaufhängung der Objektivlinse 12 (Fig, 3b) in der Schwenkebene 64 (Fig. 1) ist die Objektivlinse frei, ihr Bild an der Stelle 104 zu formen, so dass die zur Bildumkehr dienende Linsenreihe 24 das Bild für das Okular so abbildet, dass das Auge das Bild in gleicher Position wie zuvor sieht.3a and 3b show schematically the operation of an optical Compensation mechanism of the design described above. Here, an object 102 imaged by the objective lens 12 in the image plane 104 thereof. The picture will erected or reversed through the lens row 24 and provides a second image 107, which can be observed through the eye 106 with the aid of the ocular lens 20 can. Without movement, the optical axis 108 of the ocular lens 20 and the lens row falls 24 for image reversal together with the optical axis 110 of the objective lens. Without use of the universal joint described above, the picture would be under inspection by the eye 106 become blurred when disturbing arbitrary movements occur. As a result the cardan suspension of the objective lens 12 (Fig, 3b) in the pivot plane 64 (Fig. 1) the objective lens is free to form its image at point 104 so that the lens row 24 serving for image reversal images the image for the eyepiece in such a way that the eye sees the image in the same position as before.

Durch die Gegenbalance der Objektivlinse um die Schwenkebene 64 ist das Instrument gegenüber willkürlicher Winkelbewegung des Gehäuses relativ zu einer ursprünglichen Sichtlinie kompensiert, indem es die Neigung besitzt, die Achse der Objektivlinse 12 parallel zur ursprünglichen Sichtlinie zu halten.Due to the counterbalance of the objective lens about the pivot plane 64 is the instrument against arbitrary angular movement of the housing relative to a compensates for the original line of sight by having the slope, the axis of the Keep objective lens 12 parallel to the original line of sight.

Wenn das kardanische System innerhalb eines aufrichtenden Fernrohres ohne kardanische Aufhängung der Umkehrlinsenreihe vorgesehen ist, befindet sich die Schwenkebene 64 um den Betrag 112 vor der Bildebene 104, welcher der Brennebene der Okularlinse 20, geteilt durch die Vergrösserung der Umkehrlinsenreihe 24 entspricht.When the gimbal system is inside an erecting telescope is provided without a cardanic suspension of the erecting lens row is located the pivot plane 64 by the amount 112 in front of the image plane 104, which is the focal plane of the eyepiece lens 20 divided by the magnification of the erecting lens row 24.

Bei der in den Fig. 1-3 dargestellten Anlage ist die Umkehrtinsenreihe 24 mechanisch mit dem Okular verbunden. In einer Ausführungsform einer derartigen Anlage kann die LinsE3nreihe 24 mechanisch mit der Objektivlinse 20 verbunden werden, um mit der Objektivtinse bezüglich der Schwenkebene entkuppelt zu sein. In einem derartigen Fall würde die Schwenkebene mit der vordersten Hauptebene der Okularlinsenreihe zusammenfallen. Falls das Okular im allgemeinen das einzige nicht entkuppelte optische Element im System darstettt, wird die Schwenkebene mit der ersten Hauptebene des Okulars zuernmenfäflen Falls ausser deren Okular andere zements nlcht entkuppelt sind> so beispielsweise ein Aufricht-Abschnltt, dann liegt die Schwenkebene vor der ersten Bildebene. Der Abstand hängt von der Brennebene des Okulars und von der Vergrösserung beliebiger dazwischen liegender Abschnitte ab.In the system shown in FIGS. 1-3, the row of inverted lenses is 24 mechanically connected to the eyepiece. In one embodiment of such The line of lenses 24 can be mechanically connected to the objective lens 20, in order to be decoupled with the objective lens with respect to the pivot plane. In one such a case would be the pivot plane with the foremost principal plane of the row of ocular lenses coincide. If the eyepiece is generally the only optical that is not uncoupled Element in the system, the swivel plane is aligned with the first main plane of the Attach the eyepiece If other cement is not disconnected apart from the eyepiece are> For example, a Aufricht-Abschnltt, then the pivot plane is in front of the first Image plane. The distance depends on the focal plane of the eyepiece and on the magnification any intervening sections.

Fig. 4a und 4b stellen schematisch die Arbeitsweise eines Bewegungs-Kompensationsmechanismus einer weiteren Ausführungsform dir und lassen die Wirkungsweise eines kardanisch aufgehängten Umkehrteleskops bzw. astronomischen Fernrohrs erkennen. Das zu betrachtende Objekt 114 wird durch die Objektivlinse 116 in ihrer Bildebene 118 abgebildet. Diese Bildebene 118 wird mit Hilfe des Okulars 122 durch das Auge 120 betrachtet. Ohne Bewegung fällt die optische Achse 124 des Okulars mit der optischen Achse 126 des Objektivs zusammen. Bei störender Randbewegung kann sich jedoch die optische Achse 124 des Okulars bezüglich der optischen Achse 12off des Objektivs verändern, da das Objektiv 116 in der Schwenkebene 128 kardanisch aufgehängt ist. In diesem Fall fällt die Schwenkebene mit dem Okular 122 zusammen. Wie ersichtlich verläuft die optische Achse 126 des Objektivs immer noch durch die Mitte des Okulars 122 und wird durch das Auge 120 betrachtet, obwohl das Okular 122 und das nicht dargestellte Gehäuse entsprechend der Winkelbewegung gedreht wurden. Der Nutzeffekt der kardanischen Aufhängung in der Schwenkebene 128 besteht darin, dass das Objektiv 116 frei bleibt, sein Bild in gleicher Ebene wie vor der Bewegung abzubilden, ohne das Okular 122 mit Ausnahme der Drehung zu verändern. Das Auge 120 kann also das Bild durch das Okular in im wesentlicher gleicher Position wie zwor betrachten. Figures 4a and 4b schematically illustrate the operation of a motion compensation mechanism another embodiment dir and leave the mode of action of a gimbal recognize suspended erecting telescope or astronomical telescope. The one to look at Object 114 is imaged in its image plane 118 by objective lens 116. These Image plane 118 is viewed through eye 120 with the aid of eyepiece 122. Without Movement coincides with the optical axis 124 of the eyepiece with the optical axis 126 of the Lens together. However, if there is a disturbing edge movement, the optical axis can shift 124 of the eyepiece with respect to the optical axis 12off of the objective, since the lens 116 is gimbaled in the pivot plane 128. In this case the pivot plane coincides with the eyepiece 122. As can be seen, the optical axis 126 of the objective still through the center of the eyepiece 122 and is viewed through the eye 120, although the eyepiece 122 and not shown Housing were rotated according to the angular movement. The efficiency of the gimbal Suspension in the pivot plane 128 consists in the fact that the lens 116 remains free, to display his image in the same plane as before the movement without the eyepiece 122 with the exception of the rotation. The eye 120 can therefore see the image through the Look at the eyepiece in essentially the same position as before.

In Fig. 5 ist schematisch eine Kamera 130 dargestellt, deren Hauptteil 132 einen Handgriff 134 aufweist. Der Hauptteil 132 ist mit einer Blende 136 bekannter Art für die Brennebene ausgestattet. Ein zur Lagebestimmung und zum Aufwickeln dienender Mechanismus (nicht dargestellt) wird verwendet, um einen photographischen Film 138 in einfFilmebene 140 etwas hinter der Blende 136 der Brennebene anzuordnen. Ein das Licht abschirmender Balg 142 erstreckt sich von der Vorderseite des Hauptteils 132 zu einem Objektivgehäuse 144, welches eine Öffnung 142 bildet. In dieser Öffnung ist ein Objektiv 148 für die Kamera befestigt. Der Balg 142 ist von wesentlich leichterer Konstruktion als normal üblich, wodurch ein wesentlich grösseres Ausmass an Flexibilität erzielbar ist. Der Balgkörper befindet sich zwischen der Linse 148 und dem Fensterteil der Brennebenenblende am Vorderende der Kamera. Ein ringförmiges Gewicht 158 ist an der Rückseite des Objektlvgehäuses 144 angebracht und wirkt als Gegengewicht.A camera 130 is shown schematically in FIG. 5, the main part of which 132 has a handle 134. The main part 132 is more known with a bezel 136 Kind of fitted for the focal plane. One used for orientation and winding Mechanism (not shown) is used to film a photographic film 138 in a film plane 140 slightly behind the aperture 136 of the focal plane. A the light shielding bellows 142 extends from the front of the main part 132 to a lens housing 144, which forms an opening 142. In this opening a lens 148 for the camera is attached. The bellows 142 is much lighter Construction than normal, which means a much greater degree of flexibility is achievable. The bellows body is located between the lens 148 and the window portion the focal plane stop on the front end of the camera. An annular weight 158 is attached to the rear of the lens housing 144 and acts as a counterweight.

Das Objektivgehäuse 144 ist bezüglich des Hauptteils 132 der Kamera mit Hilfe von Kardanzapfen 150 und 152 kardanisch gelagert. Die Zapfen erstrecken sich von der Aussenfläche eines Kardanringes 154, welcher seinerseits verschwenkbar mit Hilfe von nicht dargestellten, jedoch bei 156 angedeuteten Kardanzapfen verschwenkbar angeordnet ist. Die bei 156 angedeuteten Zapfen erstrecken sich senkrecht zu den Kardanzapfen 150 und 152. Das Objektivgehäuse ist somit kardanisch auf einer Ebene aufgehängt, welche mit der Filmebene 140 zusammenfällt. In dieser Hinsicht ist die Wirkungsweise bei Randstörungen identisch mit der Wirkungsweise des schematisch in den Fig. 4a und 4b dargestellten Mechanismus. Dämpfungselemente und ein Gehäusemechanismus können gleichfalls nach Wunsch vorgesehen sein.The lens housing 144 is relative to the main body 132 of the camera with the help of cardan journals 150 and 152 gimbaled. The tenons extend from the outer surface of a cardan ring 154, which in turn is pivotable pivotable with the aid of cardan journals, not shown, but indicated at 156 is arranged. The pin indicated at 156 extend perpendicular to the Cardan pins 150 and 152. The lens housing is thus cardanic on one level which coincides with the film plane 140. In that regard, the The mode of action in the case of marginal disturbances is identical to the mode of action of the schematic mechanism shown in Figures 4a and 4b. Damping elements and a housing mechanism can also be provided as desired.

Es können im Rahmen der Erfindung weitere Ausführungsformen für ein weites Feld optischer Anlagen benutzt werden. So können andere Konstruktionen als mechanische Feder- und Dämpfungselemente benutzt werden, um die Position des Objektivgehäuses bezüglich des übrigen Gerätes zurückzuführen. Derartige andere Konstruktionen können elektrische Fühler, einen geeigneten Verstärker und einen Drehantrieb für jede Achse umfassen. Obwohl zusätzliche Anordnungen in gewissen Fällen mit verbesserten Ergebnissen benutzt werden können, ist es für die Arbeitsweise des erfindungsgemässen Mechanismus nicht erforderlich. In gewissen Fällen ist ein komplexer Aufbau unerwünscht. Es ist zudem klar, dass die Geräte zu jedem Zeitpunkt ohne Verriegelung verbleiben können oder sich durch andere Mittel als durch einen Druckknopf, einen Hebel oder eine Feder lösen lassen. Der Stand der Technik hinsichtlich der Zentrierung und der Arretierung ist ausreichend breit, um eine Anzahl bekannter Konstruktionen dem Mechanismus gemäss der Erfindung zuordnen zu können.There can be further embodiments for a within the scope of the invention wide field of optical systems can be used. Constructions other than mechanical spring and damping elements are used to adjust the position of the lens housing with respect to the rest of the device. Such other constructions can electrical sensors, a suitable amplifier and a rotary drive for each axis include. Although additional arrangements in certain cases with improved results can be used, it is for the operation of the mechanism according to the invention not mandatory. In certain cases a complex structure is undesirable. It it is also clear that the devices remain unlocked at all times can or can be accessed by any means other than by a push button, or lever let a spring loosen. The state of the art in terms of centering and the detent is sufficiently wide to accommodate a number of known constructions To be able to assign mechanism according to the invention.

Claims

PATENT CLAIMS:

Mechanism to compensate for arbitrary angular movements on optical devices Devices with an optical system arranged at one end of the optical system The lens forming the path and with a body receiving the image on the opposite side End of the optical system, characterized in that the objective (12) is inside a rigid housing (28) is attached that the housing by means of a one Pivot plane in the optical path forming device (46, 49, 51, 53, 55) in Angular position is decoupled with respect to the lens, and that a mass (62) on the housing acting as an inertia compensation device for the objective lens around the pivot plane / sam is to determine angular movements of the body (20) receiving the image relative to the compensate for the original line of sight by keeping the axis of the lens parallel to the original line of sight.

?. Mechanism according to claim 1, characterized in that the Housing is decoupled to the pivot plane between the lens and the one taking the picture Body to form.

3. Mechanism according to claim 1, characterized in that the uncoupled housing the swivel plane coincides with the body receiving the image forms.

4. Mechanism according to claim 1, characterized in that the for decoupling serving device comprises means to the housing (28) gimbal to the body (20) receiving the image, so that the image receiving body has two degrees of freedom of angular movement.

5. Mechanism according to claim 1, characterized in that the Image receiving body consists of an eyepiece (20).

6. Mechanism after beginning 1, in which the lens is an inverted Forms image in the light path and the body receiving the image from an erecting section exists within the optical system and enters an upright image on the eyepiece, characterized in that the housing is decoupled and the pivot plane between the lens and the erecting portion generated in front of the inverted image, the Distance of the focal length of the eyepiece divided by the magnification of the erecting section is equivalent to.

7. The mechanism of claim 5, wherein the eyepiece is an inverted one Entering image for viewing, characterized in that the housing uncouples and the pivot plane coincides with the foremost main surface of the eyepiece forms.

8. Mechanism according to claim 1, wherein the optical system by a camera is formed, characterized in that the receiving the image Body consists of the film (138) of the camera, and that the camera housing (144) uncouples is and forms the pivot plane coinciding with the film plane.

9. Mechanism according to claim 1, characterized by a device to make the coupling device ineffective.

10. Mechanism according to claim 9 with a superstructure, which the Image receiving body is characterized in that the housing is related of the superstructure is decoupled that the locking body inside and outside the superstructure and the housing are mounted to lock the housing in engagement, and that a device engages the locking body of the superstructure with the Locking body of the housing and releasingly moved from this engagement.

11. Mechanism according to claim 1, characterized by a return device, to apply a force to the housing which gradually increases the axis of the lens adjusts the instantaneous axis of the body taking the image.