RU2229149C1 - Binocular system with stabilization of image - Google Patents

Binocular system with stabilization of image Download PDF

Info

Publication number
RU2229149C1
RU2229149C1 RU2003117678/28A RU2003117678A RU2229149C1 RU 2229149 C1 RU2229149 C1 RU 2229149C1 RU 2003117678/28 A RU2003117678/28 A RU 2003117678/28A RU 2003117678 A RU2003117678 A RU 2003117678A RU 2229149 C1 RU2229149 C1 RU 2229149C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
type
plates
image stabilization
binocular
Prior art date
Application number
RU2003117678/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.М. Фроимсон (RU)
И.М. Фроимсон
Е.Ю. Макаров (RU)
Е.Ю. Макаров
А.Б. Лихачев (RU)
А.Б. Лихачев
Original Assignee
Фроимсон Игорь Михайлович
Макаров Евгений Юрьевич
Лихачев Андрей Борисович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фроимсон Игорь Михайлович, Макаров Евгений Юрьевич, Лихачев Андрей Борисович filed Critical Фроимсон Игорь Михайлович
Priority to RU2003117678/28A priority Critical patent/RU2229149C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2229149C1 publication Critical patent/RU2229149C1/en

Links

Landscapes

  • Telescopes (AREA)

Abstract

FIELD: optics. SUBSTANCE: given binocular system includes two lenses, two eye-pieces, magnetic system attached to frame, gimbal suspension joined by means of internal ring to support anchored on frame, mobile inertial system incorporating inversion system fixed on external ring of gimbal suspension, cantilever anchored with one end on external ring of gimbal suspension. Cantilever carries two types of plates. Plates of first type are made of nonmagnetic material with little resistivity and plates of second type are made of magnetically soft material. Magnetic system comes in the form of two magnetic elements separated by air gap. Each magnetic element of magnetic system is provided with magnetic switch produced from magnetically soft material, connected with one end to magnetic element and with other end embracing plate of first type of cantilever. EFFECT: design of simple stabilization system displaying small dimensions and mass and ensuring identity of characteristics of stabilizer for various directions of vibration of frame. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, связано со стабилизацией изображения наблюдаемых объектов в оптических приборах, работающих на подвижном основании, и предназначено для создания наблюдательных систем типа бинокля.The invention relates to optical instrumentation, is associated with image stabilization of the observed objects in optical instruments operating on a moving base, and is intended to create observing systems such as binoculars.

Известны системы стабилизации, использующие как гироскоп, так и инерционный принцип. Из наиболее близких - патент РФ №2136030, заявитель ОАО “ЗОМЗ”, с использованием инерционного способа стабилизации и устройством управления панорамированием на основе кольцевой магнитной системы.Known stabilization systems using both a gyroscope and an inertial principle. Of the closest ones - RF patent No. 2136030, applicant of ZOMZ OJSC, using an inertial stabilization method and a pan control device based on a ring magnetic system.

Недостатком данной системы является неидентичность характеристик стабилизации по осям подвеса (по вертикали и по горизонтали). Причина различий характеристик стабилизации по различным осям заключается в существенном различии моментов инерции подвижной системы по осям подвеса, с одной стороны, и геометрической изотропности кольцевой магнитной системы, с другой стороны. Такое соотношение параметров устройства приводит к различию частотных характеристик стабилизатора при колебаниях корпуса относительно различных осей, а также не позволяет достичь одинаковых значений коэффициента демпфирования колебаний по различным осям. Решение проблемы за счет выравнивания моментов инерции подвижной системы приводит к значительному увеличению массы и габаритов прибора.The disadvantage of this system is the non-identical stabilization characteristics along the suspension axes (vertically and horizontally). The reason for the differences in the stabilization characteristics along different axes is the substantial difference in the moments of inertia of the moving system along the suspension axes, on the one hand, and the geometric isotropy of the ring magnetic system, on the other hand. This ratio of the device parameters leads to a difference in the frequency characteristics of the stabilizer during oscillations of the housing relative to different axes, and also does not allow to achieve the same values of the coefficient of damping of oscillations along different axes. Solving the problem by equalizing the moments of inertia of the mobile system leads to a significant increase in the mass and dimensions of the device.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание простой системы стабилизации, имеющей небольшие габариты и массу и обеспечивающей идентичность характеристик стабилизатора для различных направлений колебания корпуса.The technical problem solved by the invention is the creation of a simple stabilization system having small dimensions and weight and providing identical characteristics of the stabilizer for different directions of oscillation of the housing.

Для решения задачи предлагается бинокулярная система со стабилизацией изображения, содержащая два объектива, два окуляра, карданов подвес, подвижную инерционную систему, состоящую из призменных оборачивающих блоков, симметрично расположенных на внешнем кольце карданова подвеса посредством монолитной рамки, консоли с пластинами двух типов, по крайней мере по одной каждого типа, причем пластины первого типа выполнены из немагнитного материала с малым удельным электрическим сопротивлением, а пластины второго типа выполнены из магнитомягкого материала и балансировочного груза, закрепленного с противоположной от консоли стороны на внешнем кардановом кольце.To solve the problem, a binocular system with image stabilization is proposed, containing two lenses, two eyepieces, cardan suspension, a movable inertial system consisting of prism wrapping blocks symmetrically located on the outer ring of the cardan suspension using a monolithic frame, a console with two types of plates, at least one of each type, and the plates of the first type are made of non-magnetic material with a low electrical resistivity, and the plates of the second type are made of a magnet soft material and balancing weight fixed on the opposite side of the console on the outer gimbal ring.

Устройство управления подвижной системой выполнено на основе магнитной системы, содержащей по меньшей мере два магнитных элемента, разделенных воздушным промежутком таким образом, что две оси симметрии магнитной системы ортогональны главным осям инерции инерционной подвижной системы. Сущность изобретения заключается в том, что подвижная инерционная система, включающая в себя оборачивающие блоки, укрепленные на кардановом подвесе, представляет собой развязанную с корпусом инерционную систему, посредством консоли с установленными на ней пластинами двух типов, управляемую магнитной системой, закрепленной на корпусе. Моменты инерции подвижной части устройства относительно осей подвеса различаются весьма существенно (в три раза и более), так как одна из главных осей проходит через оборачивающие блоки, а относительно другой главной оси оборачивающие блоки вынесены на расстояние, примерно равное половине расстояния между осями объективов. Устройство управления подвижной инерционной системой необходимо для обеспечения панорамирования корпусом в процессе наблюдения. Оно выполнено на основе магнитной системы, состоящей из двух магнитных элементов, разделенных воздушным промежутком, таким образом, что оси симметрии магнитной системы ортогональны главным осям инерции подвижной системы. Такая геометрически неизотропная магнитная система позволяет получить существенно различную по осям упругость магнитной пружины и за счет этого скомпенсировать влияние неизотропности моментов инерции подвижной системы на характеристики системы. Воздушный промежуток между магнитными элементами выбирается таким образом, чтобы достигалось условие равенства резонансных частот устройства при колебаниях относительно различных осей

Figure 00000002
; где I1, I2 - моменты инерции подвижной системы относительно главных осей инерции подвижной системы, μ1, μ2 - коэффициенты упругости магнитной пружины относительно этих же осей.The control system of the mobile system is based on a magnetic system containing at least two magnetic elements separated by an air gap so that the two axis of symmetry of the magnetic system are orthogonal to the main axes of inertia of the inertial mobile system. The essence of the invention lies in the fact that the movable inertial system, which includes wrapping blocks mounted on a cardan suspension, is an inertial system untied to the housing, by means of a console with two types of plates mounted on it, controlled by a magnetic system fixed to the housing. The moments of inertia of the moving part of the device relative to the suspension axes differ quite significantly (three times or more), since one of the main axes passes through the wrapping blocks, and relative to the other main axis the wrapping blocks are placed at a distance approximately equal to half the distance between the axes of the lenses. A control device for a moving inertial system is necessary to provide panning by the body during the observation process. It is based on a magnetic system consisting of two magnetic elements separated by an air gap, so that the axis of symmetry of the magnetic system are orthogonal to the main axes of inertia of the moving system. Such a geometrically non-isotropic magnetic system makes it possible to obtain elasticity of the magnetic spring that is substantially different along the axes and thereby compensate for the effect of the non-isotropic moments of inertia of the moving system on the characteristics of the system. The air gap between the magnetic elements is selected so that the condition of equality of the resonant frequencies of the device when vibrating with respect to different axes
Figure 00000002
; where I 1 , I 2 are the moments of inertia of the mobile system relative to the main axes of inertia of the mobile system, μ 1 , μ 2 are the elastic coefficients of the magnetic spring relative to the same axes.

Для усиления эффективности успокоителя колебаний каждый магнитный элемент соединен с замыкателем из магнитомягкого материала, охватывающим пластину первого типа. Замыкатели концентрируют магнитное поле рассеяния магнитных элементов в пластине первого типа, что позволяет получить необходимые диссипативные свойства устройства управления подвижной системой.To enhance the effectiveness of the vibration damper, each magnetic element is connected to a soft magnetic contactor covering the first type of plate. The switches concentrate the magnetic field of the scattering of magnetic elements in the plate of the first type, which allows to obtain the necessary dissipative properties of the control system of the mobile system.

Для регулирования окуляров по базе глаз наблюдателя в воздушном промежутке перед каждым окуляром установлена ромб-призма с возможностью совместного вращения вместе с окуляром вокруг оси, параллельной продольной оси прибора.To regulate the eyepieces at the base of the observer’s eyes in the air gap, a rhombus-prism is installed in front of each eyepiece with the possibility of joint rotation with the eyepiece around an axis parallel to the longitudinal axis of the device.

На чертеже можно видеть бинокулярную систему со стабилизацией изображения, состоящую из двух объективов (1), двух подвижных ромб-призм (2), двух окуляров (3), карданова подвеса, включающего в себя внешнее кардановое кольцо (4), внутреннее кардановое кольцо (5), опору (6), закрепленную на корпусе бинокулярной системы, подшипников (7), подвижной инерционной системы, образованной двумя блоками оборачивающей системы (8), (например, призмами Пехана), установленными на монолитной рамке (9), закрепленной на внешнем кардановом кольце (4), консоли (13), пластины (14), выполненной из материала, имеющего малое электрическое сопротивление (например, алюминия), пластины (15), выполненной из магнитомягкого материала (например, малоуглеродистой стали), балансировочного груза (10); магнитной системы, состоящей из по крайней мере двух магнитных элементов (11), разделенных воздушным промежутком, магнитных замыкателей (12).In the drawing you can see a binocular system with image stabilization, consisting of two lenses (1), two movable rhombic prisms (2), two eyepieces (3), a gimbal suspension, which includes an external cardan ring (4), an internal cardan ring ( 5), a support (6), mounted on the housing of the binocular system, bearings (7), a movable inertial system formed by two blocks of the wrapping system (8), (for example, Pehan prisms) mounted on a monolithic frame (9) mounted on the external cardan ring (4), consoles (13), plates (14 ) made of a material having a low electrical resistance (for example, aluminum), a plate (15) made of soft magnetic material (for example, mild steel), a balancing weight (10); a magnetic system consisting of at least two magnetic elements (11) separated by an air gap, magnetic contactors (12).

Устройство управления подвижной инерционной системой сочетает в себе магнитную пружину и успокоитель колебаний на вихревых токах. Основой магнитной пружины и успокоителя колебаний является магнитная система из двух магнитных элементов (11), например, в виде постоянных магнитов, имеющих форму прямого параллелепипеда, с воздушным промежутком между ними, закрепленная на корпусе бинокулярной системы. Консоль (13) одним концом закреплена на внешнем кардановом кольце (4), которое выполняет роль основания, объединяющего элементы подвижной инерционной системы. На свободном конце консоли укреплены пластины (14, 15).The control device of a moving inertial system combines a magnetic spring and a vibration damper on eddy currents. The basis of the magnetic spring and vibration damper is a magnetic system of two magnetic elements (11), for example, in the form of permanent magnets in the form of a direct parallelepiped, with an air gap between them, mounted on the housing of the binocular system. The console (13) is fixed at one end to an external cardan ring (4), which acts as a base uniting the elements of a mobile inertial system. At the free end of the console, plates are fixed (14, 15).

Прибор работает следующим образом. При колебаниях корпуса прибора в процессе наблюдения инерционная подвижная система сохраняет свое положение в пространстве за счет момента инерции подвижной системы и, соответственно, сохраняется положение визирной оси прибора, определяемое положением оборачивающих блоков (8), установленных на подвижной системе. При панорамировании корпусом прибора магнитная система, взаимодействуя с пластиной (15), возвращает подвижную инерционную систему в центральное относительно корпуса положение. Благодаря магнитной системе из двух магнитных элементов, разделенных воздушным промежутком, магнитное поле рассеяния имеет искомую неизотропную структуру, позволяющую достичь необходимого соотношения

Figure 00000003
, где I1, I2 - моменты инерции подвижной системы относительно главных осей инерции подвижной системы, μ1, μ2 - коэффициенты упругости магнитной пружины относительно этих же осей.The device operates as follows. During oscillations of the device’s body during observation, the inertial mobile system maintains its position in space due to the moment of inertia of the mobile system and, accordingly, the position of the line of sight of the device is determined by the position of the wrapping units (8) mounted on the mobile system. When panning the body of the device, the magnetic system, interacting with the plate (15), returns the movable inertial system to a position central to the body. Due to the magnetic system of two magnetic elements separated by an air gap, the magnetic field of scattering has the desired non-isotropic structure, which allows achieving the required ratio
Figure 00000003
where I 1 , I 2 are the moments of inertia of the mobile system relative to the main axes of inertia of the mobile system, μ 1 , μ 2 are the elastic coefficients of the magnetic spring relative to the same axes.

Возникающие колебания гасятся успокоителем колебаний на основе магнитной системы, создающей вихревые токи в пластине (14).The arising oscillations are quenched by the vibration damper based on a magnetic system that creates eddy currents in the plate (14).

Выполнение соотношения

Figure 00000004
означает равенство резонансной частоты системы при колебаниях относительно различных осей и идентичность коэффициента демпфирования колебаний по различным направлениям.The fulfillment of the ratio
Figure 00000004
means the equality of the resonant frequency of the system during oscillations with respect to different axes and the identity of the coefficient of damping of oscillations in different directions.

Данная схема построения устройства позволяет обеспечить изотропность свойств системы стабилизации по осям подвеса при отсутствии изотропности моментов инерции подвижной части, что позволяет достичь эффективной стабилизации изображения при колебаниях корпуса относительно различных осей при минимальных габаритно-весовых характеристиках прибора.This design scheme of the device allows to ensure the isotropic properties of the stabilization system along the suspension axes in the absence of isotropy of the moments of inertia of the moving part, which makes it possible to achieve effective image stabilization during vibrations of the body relative to different axes with minimal overall weight characteristics of the device.

Claims (5)

1. Бинокулярная система со стабилизацией изображения, содержащая два объектива, два окуляра, закрепленную на корпусе магнитную систему, карданов подвес, внутренним кольцом соединенный с опорой, закрепленной на корпусе, подвижную инерционную систему, включающую в себя оборачивающую систему, закрепленную на внешнем кольце карданова подвеса, консоль, одним концом закрепленную на внешнем кольце карданова подвеса, два типа пластин, по крайней мере, по одной каждого типа, закрепленных на консоли, причем пластины первого типа выполнены из немагнитного материала с малым удельным электрическим сопротивлением, а второй тип пластин выполнен из магнитомягкого материала, отличающаяся тем, что магнитная система выполнена в виде двух магнитных элементов, разделенных воздушным промежутком, а каждый магнитный элемент магнитной системы снабжен магнитным замыкателем, выполненным из магнитомягкого материала, одним концом соединенным с магнитным элементом, а другим концом охватывающим пластину консоли первого типа.1. A binocular system with image stabilization, containing two lenses, two eyepieces, a magnetic system fixed to the housing, a gimbal, an inner ring connected to a support mounted on the housing, a movable inertial system including a wrapping system mounted on the outer ring of the gimbal , a console, one end fixed to the outer ring of the cardan suspension, two types of plates, at least one of each type, mounted on the console, and the plates of the first type are made of non-magnetic filament material with low electrical resistivity, and the second type of plates is made of soft magnetic material, characterized in that the magnetic system is made in the form of two magnetic elements separated by an air gap, and each magnetic element of the magnetic system is equipped with a magnetic contactor made of soft magnetic material, one the end connected to the magnetic element, and the other end covering the console plate of the first type. 2. Бинокулярная система со стабилизацией изображения по п.1, отличающаяся тем, что магнитные элементы магнитной системы выполнены в виде постоянных магнитов, имеющих форму прямого параллелепипеда.2. The binocular system with image stabilization according to claim 1, characterized in that the magnetic elements of the magnetic system are made in the form of permanent magnets having the shape of a direct parallelepiped. 3. Бинокулярная система со стабилизацией изображения по п.2, отличающаяся тем, что магнитные элементы магнитной системы установлены параллельно друг другу.3. The binocular system with image stabilization according to claim 2, characterized in that the magnetic elements of the magnetic system are mounted parallel to each other. 4. Бинокулярная система со стабилизацией изображения по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что воздушный промежуток между магнитными элементами магнитной системы установлен таким образом, что выполняется соотношение
Figure 00000005
где I1, I2 - моменты инерции подвижной инерционной системы относительно ее главных осей инерции, μ1, μ2 - коэффициенты упругости магнитной пружины, образованной магнитной системой и пластиной консоли второго типа, относительно этих же осей, соответственно.4. Binocular system with image stabilization according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the air gap between the magnetic elements of the magnetic system is set so that the ratio
Figure 00000005
where I 1 , I 2 are the moments of inertia of the mobile inertial system relative to its main axes of inertia, μ 1 , μ 2 are the elastic coefficients of the magnetic spring formed by the magnetic system and the console plate of the second type, relative to the same axes, respectively. 5. Бинокулярная система со стабилизацией изображения по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что в воздушном промежутке перед каждым окуляром установлена ромб-призма с возможностью совместного вращения вместе с окуляром вокруг оси, параллельной продольной оси прибора.5. A binocular system with image stabilization according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a rhombus-prism is installed in the air gap in front of each eyepiece with the possibility of joint rotation with the eyepiece around an axis parallel to the longitudinal axis of the device.
RU2003117678/28A 2003-06-17 2003-06-17 Binocular system with stabilization of image RU2229149C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003117678/28A RU2229149C1 (en) 2003-06-17 2003-06-17 Binocular system with stabilization of image

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003117678/28A RU2229149C1 (en) 2003-06-17 2003-06-17 Binocular system with stabilization of image

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2229149C1 true RU2229149C1 (en) 2004-05-20

Family

ID=32679676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003117678/28A RU2229149C1 (en) 2003-06-17 2003-06-17 Binocular system with stabilization of image

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2229149C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2472191C1 (en) * 2011-07-18 2013-01-10 Игорь Михайлович Фроимсон Image stabilised binocular system
RU2631026C1 (en) * 2016-11-29 2017-09-15 Александр Михайлович Панин Image stabilisation device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2472191C1 (en) * 2011-07-18 2013-01-10 Игорь Михайлович Фроимсон Image stabilised binocular system
RU2631026C1 (en) * 2016-11-29 2017-09-15 Александр Михайлович Панин Image stabilisation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150219920A1 (en) Image stabilizing device and system for telescopic optical instruments
JP2008292515A (en) Optical vibration control device and optical equipment
US20070131504A1 (en) Planar vibration absorber
US4465346A (en) Optically stabilized telescope
JP6187933B2 (en) Image stabilization device
CN103984096A (en) Image display device and display control method for image display device
US9618769B2 (en) Long-range optical device having image stabilization
EP2801856B1 (en) Optical image stabilizer
US20140320963A1 (en) Image-stabilized long-range optical device
RU2229149C1 (en) Binocular system with stabilization of image
JP2941647B2 (en) Image stabilization optics
JP4441057B2 (en) Support device for medical optical equipment
JP3365925B2 (en) Lens drive
US3845929A (en) Stabilizing mechanism
RU2472191C1 (en) Image stabilised binocular system
RU2631026C1 (en) Image stabilisation device
RU222620U1 (en) OPTICAL IMAGE STABILIZER
US7553048B2 (en) Stabilized mirror system for a handheld laser pointer
RU2136030C1 (en) Binocular system with image stabilization
KR870007595A (en) Vibration Suppressor of Pulse Motor
JP6278742B2 (en) Image stabilization device
US10295816B2 (en) Surgical microscope
GB2248690A (en) Force generating apparatus
US1405807A (en) Damping means for gyroscopes
JP6357632B2 (en) Telescope with image stabilization function and binocular optical device

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20080701

QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20081003

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20110221

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150618