Устройство для стабилизации оптического изображения киноаппарата

А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 960 С 190 01 С 21 18 РЕТЕНИ О ПЬСТ 8)34245 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ(71) Московское конструкторское бюрокиноаппаратуры(56) 1, Патент США23,кл, 252-243, 1969,2, Авторское свидетельство СССР458710, кл. С 01 С 19/00 1973,3. Новая система стабилизации изображения, Рекламный проспект фирмы"Арнольд и Рихтер". Межцунароцная выставка Телекинотехника - 80", М., 1980,(54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ КИНОАППАРАТА, соцержашееоптический элемент, шарнирно связанный.801048318 с внутренней рамкой трехстепенного ги-, роскопа, двигатель и вращающийся фрикционный циск, контактирующий с поцпру жиненным упором, о т л и ч а ю ш ее с ятем, что, с целью повышения точности стабилизации иэображения, увеличения диапазона углов панорамирования при упрощении конструкции, в нем цвигатель связан с внутренней рамкой гироскопа посредством фрикционного циска, закрепленного на его валу, и подпружиненного упора, жестко соединенного с внутренней рамкой гироскопа.2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что, с целью исключения. разномасштабности передачи изоб ражения в цвух плоскостях, оптический элемент шарнирно связан с наружной рамкой гироскопа, при этом цлины плеч шарниров находится в соотношении 1:2.1 О 20 25 30 35 40 45 55 1 10Изобретение относится к гироскопии,в частности к применению гиростабизизаторов в киносъемочных аппаратах,и может быть использовано длясъемок в космическом, пространстве вцелях космической навигации,Известны устройства для стабилизацииоптического иэображения, содержаниеобьектив, установленный на вращающемсяэлементе со сферической поверхностью,самоустанавливаюшемся в соответствиисо скоростью панорамирования под цействием сил трения 1 .Недостатком этих систем являетсяневозможность при их использовании вкачестве стабилизирующих опор для киносъемочных аппаратов производить бысчрый перевод киносъемочного аппарата содного объекта на другой и осушествлятьсвобоцный панорамный поиск оператороминтересующей его сцены.Известно также устройство для стабилизации оптического иэображения, содержащее входной оптический элемент,связанный с четырьмя гироскопами Г 2.Однако это устройство является сложным по своему конструктивному исполнению.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является устройство для стабилизации. оптическогоиэображения, содержащее смонтированныев корпусе оптический элемент, шарнирносвязанный с внутренней рамкой трехстепенного .гироскопа, двигатель и вращаюшийся фрикционный диск, контактирующийс поцпружиненным, упором 3 ),Однако это устройство имеет ограниченные углы поворота (до 5 о) вследствие того, что ротор гироскопа приводится во вращение через карданный юлик от постороннего, двигателя, укрепленного на корпусе стабилизатора. Кроме того, разномасштабная связь гироскопа со стабилиэируемым оптическимэлементом привоцит к непропорциональному смешению иэображения.Бель изобретения - повышение точности стабилизации иэображения, увеличение диапазона углов панорамированияпри упрощении конструкции.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем оптичесий элеМент, шарнирно связанный с ..внутренней рамкой трехстепенного гироскопа, двигатель и вращающийся фрикционный дискконтактирующий с подпружиненным упором, двигатель связан свнутренней рамкой гироскопа посредств 48318 2 вом фрикционного диска, закрепленногона его валу, и подпружиненного упора,жестко соединенного с внутренней рамкой гироскопа,Кроме того, с цепью исключения разномасштабности иэображения в двухплоскостях оптический элемент шарнирно,связан с наружной рамкой гироскопа,при этом длины плеч шарниров, связыва юших оптический элемент с рамками поцвеса находятся в соотношении 1:2.На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - оптический элемент. в виде жидкостной призмы: нафиг, 3 - схема действия сил тренияв месте контакта упора с диском; нафиг. 4 - схема оптической системы с жидкостной призмой в качестве .оптического элемента; на фиг. 5 - схема оптической системы с зеркалом в каче стве оптического элемента,Устройство содержит гироскоп, со стоящий иэ ротора 1, внутренней рамки 2и наружной рамки 3, рычаг 4, жесткоукрепленный на внутренней рамке сооснос осью ротора, пружинный фрикционный упор 5, фрикционный циск 6, установленный на валу двигателя 7, смонтированного на том же основании, что и поцшипник наружной рамки гироскопа. С осями вращения рамок гироскопа сое динены оси вращения оптического элемента, выполненного либо в виде зеркала 8,закрепленного в кардановом поцвесе(ось 0;,О., связана с осью О. О, и;ось 00 связана с осью 020 ), либо ввице жидкостной призмы 9, состоящейиз цвух плоскопараллельных пластин изпрозрачного материала, пространствомежду которыми заполнено жидкостью и ограничено гофрированной оболочкой. Устройство размещено в самостоятельном корпусе (не показан) и крепится к корпусу 10 киносьемочного аппарата перед обьектйвом.Устройство работает следующимобразом.Одновременно общим тумблером включаются гиромотор, привоцяший в цвиже 50 ние ротор 1, и цвигатель 7, приводящий во вращение диск 6. При соприкосновении фрикционного упора 5 с циском 6 в точке их контакта возникает сила тре ния.Эта сила трения лежит примерно в плоскости диска и направлена по направ лению вектора линейной скорости точки контакта, но в противоположную сторону,3 .10 На плече, равном расстоянию от.точки контакта цо точки пересечения осей ги. роскопа, эта сила созцает на осях поц веса гироскопа некоторый момент, вы зываюший прецессию ротора гироскопа,При резких угловых колебаниях корпуса 10 кинокамеры (вследствие колебания рук оператора или колебания транс портных.средств) эти колебания непосредственно не влияют на положение иэображения объекта, формируемого оптической системой кинокамеры на пленке, так как гироскоп в силу своих свойств сохраняет свое положение, а следовательно,.со храняет неизменным свое положение входной оптический элемент - зеркало 8 (или призма 9).Вместе с тем,колебание корпуса 10 кинокамеры. приводит к колебаниям цви-. тателя 7 относительно гироскопа, в рем зультате гироскоп прецессирует за осью двигателя 7, что приводит к некоторому смешению изображения, Однако величййа кинетического момента гироскопа, усилие пружины убора 5, цлина рычага 4 и коэффициента трения упорао циск подобраны таким образом, что цля ре . альных условий работы это смешение изображения столь незначительно, что. вполне может компенсироваться опер- торомпри слежении за обьектом съемки.При панорамировании корпус 10 кино камеры поворачивается относительно гироскопа, а следовательно, ось двигателя 7 поворачивается относительно упора 5, Вследствие наступившего рас согласования на осях подвеса гироскопа появляются коррекционные моменты, ко торые обеспечивают прецессию (движение) оси гироскопа за корпусом кинока меры. Это цвижение гироскопа через соответствующие связи перецается опти ческому элементу 8(9), Таким образом, практически оптический элемент движется с той хсе скоростью, что и корпус кинокамерыПосле окончания панорамирования оптический элемент некоторое времяеше 48318 4двигается цо совмещенного упора 5 сцентром циска 6.Предлагаемое устройство конструктивно может выполняться в вице самостоятельной законченной конструкции,.устанавливаемой перец другим оптическим устройством (наблюдательным, фотосъемочным, следящим и цр,). или является частью общей оптической системы,1 р в которую в обязательном порядке должны вхоцить или зеркало 8, или жидкостная призма 9. Наличие связей межцуоптическим элементом и гироскопом(00-0.0. и 00 - ОО) обеслечива-ет сохранйость положейия оптическогоэлемента стабилизированным относительнокорпуса, Б общем случае эти связи мьгут прецставлять собой некоторый кинематический механизм (шарнирныйпараллелограмм, зубчатую ременнуюпередачу и проч.), который обеспечивает кинематическую связь гироскопа иоптического элемента и разворачиваетпоследний вслед за гироскопом относительно корпуса камеры.. Использование новых связей в устройстве цля стабилизации оптического изображения выгодно отличает его от прототипа, так как ослабляется влияниеколебания аппарата на положение изображения снимаемого обьекта, увеличиваетсяугол разворота аппарата при панорамировании, исключается разномасштабностьизображения, одновременно упрощается35конструкция. В результате этого расширяется эксплуатационные возможностиаппарата, в частности, обеспечиваетсясвободный панорамный поиск операторомнужной сцены и быстрый перевод аппарата с одного объекта на аругой при повышении стабильности изображения снимаемого объекта,Кроме того, использование предлагаемого устройства в условиях космическойнавигации позволяет компенсировать45вращение космического корабля и момен-.ты, возникающие на осях поцвеса из-заколебаний рук космонавта и других внешних воздействий.1048318 тавитель И, реп О.Неце Н ор А. Дол Тираж 602арственногоизобретений иЖ, Рауш опписное 4 Заказ 7916/16 ВНИИПИ Гос по аелам 113035, Москваилиал ППП Патент",орректор В. Гирня омитета СССРоткрытийокая иабд. 4/5