JPH0792249A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
- Publication number
- JPH0792249A JPH0792249A JP23441893A JP23441893A JPH0792249A JP H0792249 A JPH0792249 A JP H0792249A JP 23441893 A JP23441893 A JP 23441893A JP 23441893 A JP23441893 A JP 23441893A JP H0792249 A JPH0792249 A JP H0792249A
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- Japan
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- optical system
- image pickup
- gimbal
- image
- plane mirror
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Abstract
(57)【要約】
【目的】飛翔体に搭載し光学系とイメージセンサとを含
む撮像系で目標視野を撮像する撮像装置の光学系におけ
るピッチおよびヨー同様に応動するジンバル懸架対象を
大幅に圧縮し,撮像系とジンバルの質量バランス調整を
著しく容易とする。 【構成】凸レンズ2および3は入射平行光Bを入射角度
に比例した角度をもつ平行光として平面鏡4に入射す
る。平面鏡4は,これと一体化構造をなす回転駆動部8
のジンバルの唯一の懸架対象として存在し,その反射光
は凸レンズ5でイメージセンサ6上に結像させられる。
姿勢角センサ7で取得した飛翔体のピッチおよびヨー揺
動に対応する姿勢角の変動は,回転駆動部8に提供さ
れ,これによりジンバルを制御して平面鏡4の反射光の
結像位置を姿勢角の変動のない状態に保持する。
む撮像系で目標視野を撮像する撮像装置の光学系におけ
るピッチおよびヨー同様に応動するジンバル懸架対象を
大幅に圧縮し,撮像系とジンバルの質量バランス調整を
著しく容易とする。 【構成】凸レンズ2および3は入射平行光Bを入射角度
に比例した角度をもつ平行光として平面鏡4に入射す
る。平面鏡4は,これと一体化構造をなす回転駆動部8
のジンバルの唯一の懸架対象として存在し,その反射光
は凸レンズ5でイメージセンサ6上に結像させられる。
姿勢角センサ7で取得した飛翔体のピッチおよびヨー揺
動に対応する姿勢角の変動は,回転駆動部8に提供さ
れ,これによりジンバルを制御して平面鏡4の反射光の
結像位置を姿勢角の変動のない状態に保持する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に関し,特に飛
翔体を運搬体として搭載し,光学系とイメージセンサと
を組み合わせた撮像系で目標を撮像する撮像装置に関す
る。
翔体を運搬体として搭載し,光学系とイメージセンサと
を組み合わせた撮像系で目標を撮像する撮像装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】飛翔体を運搬体として運用する撮像装置
には,飛翔体の移動に伴う動揺が加わる。この動揺は,
飛翔体のビッチおよびヨーであり,ロール動揺はスタビ
ライザによって無視できる程度に抑圧されている。この
ような運用環境下で目標を鮮明に撮像するためには,光
学系とイメージセンサとで構成された撮像系を空間的に
安定させることが必要になる。
には,飛翔体の移動に伴う動揺が加わる。この動揺は,
飛翔体のビッチおよびヨーであり,ロール動揺はスタビ
ライザによって無視できる程度に抑圧されている。この
ような運用環境下で目標を鮮明に撮像するためには,光
学系とイメージセンサとで構成された撮像系を空間的に
安定させることが必要になる。
【0003】従来のこの種の撮像装置は,図5に示すよ
うに,集光光学系16と,たとえば赤外線センサ如きイ
メージセンタ14とが一体となって上下回転aおよび左
右回転bが可能となるようにジンバル19で保持されて
いる。
うに,集光光学系16と,たとえば赤外線センサ如きイ
メージセンタ14とが一体となって上下回転aおよび左
右回転bが可能となるようにジンバル19で保持されて
いる。
【0004】撮像系と一体の姿勢角センサ15で撮像系
の動揺を検出し,飛翔体のピッチによる上下動揺につい
てはジンバル19を動揺の方向と逆方向に回転するよう
に上下駆動用モータ16を駆動して撮像系の動揺を打ち
消している。
の動揺を検出し,飛翔体のピッチによる上下動揺につい
てはジンバル19を動揺の方向と逆方向に回転するよう
に上下駆動用モータ16を駆動して撮像系の動揺を打ち
消している。
【0005】また,飛翔体のヨーによる左右動揺につい
ては,同様にして左右駆動用モータ18でジンバル19
に対して撮像系を左右に回転して動揺を打ち消してい
る。
ては,同様にして左右駆動用モータ18でジンバル19
に対して撮像系を左右に回転して動揺を打ち消してい
る。
【0006】また近年,図6に示す様に集光光学系22
とイメージセンサ20とを移動体外殻に固定し,同じく
固定した姿勢角センサ21で撮像装置に加わる動揺を検
出し,この信号で全体画像から目標物を含む画像エリア
を切り出す枠を制御することで,電子的に画像を安定化
する方法がこころみられている。
とイメージセンサ20とを移動体外殻に固定し,同じく
固定した姿勢角センサ21で撮像装置に加わる動揺を検
出し,この信号で全体画像から目標物を含む画像エリア
を切り出す枠を制御することで,電子的に画像を安定化
する方法がこころみられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この従来の撮像装置で
は,撮像系をジンバルに懸架している図5の場合には,
視野が狭くても振幅の大きい同様に対処できるが,ジン
バルの動作が回転運動であるため,撮像系とジンバルの
質量バランス調整が必要である。
は,撮像系をジンバルに懸架している図5の場合には,
視野が狭くても振幅の大きい同様に対処できるが,ジン
バルの動作が回転運動であるため,撮像系とジンバルの
質量バランス調整が必要である。
【0008】この質量バランス調整が充分でないと,動
揺に対する安定性が満足できず,画像がふらつく,また
飛翔体の加速や減速に伴い撮像部が傾く。この撮像系と
ジンバルの質量バランス調整には多大の工数を要すると
いう問題点があった。
揺に対する安定性が満足できず,画像がふらつく,また
飛翔体の加速や減速に伴い撮像部が傾く。この撮像系と
ジンバルの質量バランス調整には多大の工数を要すると
いう問題点があった。
【0009】また図6に示す撮像装置としなた場合に
は,可動部分がなくてすむため,前述したジンバルの回
転速度と同等の広い視野が必要になり,素子数の非常に
多い大規模なイメージセンサが必要となる。また像がイ
メージセンサ上で流れてボケることがある。さらに視野
自体が広いため太陽が視野に入りやすく,目標物を見失
う恐れがあるという種種の問題点があった。
は,可動部分がなくてすむため,前述したジンバルの回
転速度と同等の広い視野が必要になり,素子数の非常に
多い大規模なイメージセンサが必要となる。また像がイ
メージセンサ上で流れてボケることがある。さらに視野
自体が広いため太陽が視野に入りやすく,目標物を見失
う恐れがあるという種種の問題点があった。
【0010】本発明の目的は上述した問題点を解決し,
ジンバルに懸架する回転部分を小型・軽量とし,撮像系
とジンバルの質量バランス調整を著しく容易とした撮像
装置を提供することにある。
ジンバルに懸架する回転部分を小型・軽量とし,撮像系
とジンバルの質量バランス調整を著しく容易とした撮像
装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は,飛
翔体に搭載し目標を捕捉する光学系と,捕捉した目標を
画像データに変換出力するイメージセンサとを含む撮像
系を備えた撮像装置において,入射平行光を入射角度に
比例した角度の平行光に変換する第1の光学系と,前記
第1の光学系の出力光を反射する第2の光学系と,前記
第2の光学系の反射光を前記イメージセンサに結像する
第3の光学系とによって前記光学系を構成し,かつ前記
第2の光学系は,前記第1の光学系の出力光を反射させ
て前記第3の光学系に受光させる平面鏡と,この平面鏡
をジンバルに懸架し前記飛翔体の姿勢角変動による前記
第3の光学系の出力光の変位を零とするように姿勢制御
する回転駆動部とを含んだ構成を有する。
翔体に搭載し目標を捕捉する光学系と,捕捉した目標を
画像データに変換出力するイメージセンサとを含む撮像
系を備えた撮像装置において,入射平行光を入射角度に
比例した角度の平行光に変換する第1の光学系と,前記
第1の光学系の出力光を反射する第2の光学系と,前記
第2の光学系の反射光を前記イメージセンサに結像する
第3の光学系とによって前記光学系を構成し,かつ前記
第2の光学系は,前記第1の光学系の出力光を反射させ
て前記第3の光学系に受光させる平面鏡と,この平面鏡
をジンバルに懸架し前記飛翔体の姿勢角変動による前記
第3の光学系の出力光の変位を零とするように姿勢制御
する回転駆動部とを含んだ構成を有する。
【0012】また本発明の別の撮像装置は,前記第1の
光学系を,入射平行光を反射する凹面鏡と,前記凹面鏡
による反射光を再反射する凸面鏡と,前記凸面鏡による
再反射光を収束して平行光となす凸レンズとによってカ
セグレン系を形成した構成を有する。
光学系を,入射平行光を反射する凹面鏡と,前記凹面鏡
による反射光を再反射する凸面鏡と,前記凸面鏡による
再反射光を収束して平行光となす凸レンズとによってカ
セグレン系を形成した構成を有する。
【0013】さらに本発明の別の撮像装置は,前記第1
の光学系を,入射平行光を受光する凸レンズと,この凸
レンズの出力光を受けて前記第2の光学系に対する出力
光を形成する凹レンズとを組み合せた構成を有する。
の光学系を,入射平行光を受光する凸レンズと,この凸
レンズの出力光を受けて前記第2の光学系に対する出力
光を形成する凹レンズとを組み合せた構成を有する。
【0014】
【実施例】次に,本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【0015】図1は,本発明の第1の実施例の撮像装置
の構成図である。
の構成図である。
【0016】第1の実施例の撮像装置は,第1の光学系
を構成する凸レンズ2および凸レンズ3と,第2の光学
系を構成する平面鏡4,平面鏡4をジンバルに懸架して
回転駆動する回転駆動部8および回転駆動部8の回転駆
動角を設定する姿勢角データを出力する姿勢角センサ7
と,第3の光学系としての凸レンズ5と,イメージセン
サ6とを備え,図1にはなお,撮像装置を搭載する飛翔
体の飛翔体外殻を併記して示す。
を構成する凸レンズ2および凸レンズ3と,第2の光学
系を構成する平面鏡4,平面鏡4をジンバルに懸架して
回転駆動する回転駆動部8および回転駆動部8の回転駆
動角を設定する姿勢角データを出力する姿勢角センサ7
と,第3の光学系としての凸レンズ5と,イメージセン
サ6とを備え,図1にはなお,撮像装置を搭載する飛翔
体の飛翔体外殻を併記して示す。
【0017】なお,これら構成内容中,凸レンズ2,凸
レンズ3および凸レンズ5は,図面表現の簡素化を図っ
て単体の凸レンズとして示されているが,一般的にこれ
ら凸レンズは,収差を減少し所望の凸レンズ効果を提供
する複数の光学レンズの組合せによって構成されている
のが通常である。
レンズ3および凸レンズ5は,図面表現の簡素化を図っ
て単体の凸レンズとして示されているが,一般的にこれ
ら凸レンズは,収差を減少し所望の凸レンズ効果を提供
する複数の光学レンズの組合せによって構成されている
のが通常である。
【0018】また,平面鏡4と回転駆動部8とは一体化
構造で構成され,回転駆動部8は,図5に示す如きジン
バル構造と,このジンバル構造に上下および左右回転を
与える上下駆動用モータおよび左右駆動用モータを備え
た基本構成を有し,この回転駆動部8のジンバル構造に
平面鏡4のみが懸架された構成となっている。なお,図
1では,図面の見易さを考慮してジンバル構造自体の具
体的表示は省略した。
構造で構成され,回転駆動部8は,図5に示す如きジン
バル構造と,このジンバル構造に上下および左右回転を
与える上下駆動用モータおよび左右駆動用モータを備え
た基本構成を有し,この回転駆動部8のジンバル構造に
平面鏡4のみが懸架された構成となっている。なお,図
1では,図面の見易さを考慮してジンバル構造自体の具
体的表示は省略した。
【0019】次に,第1の実施例の動作について,ピッ
チ動揺に対する応動を例として説明する。
チ動揺に対する応動を例として説明する。
【0020】第1の光学系をなす凸レンズ2,3は,目
標からの入射平行光Bを入射角度に比例した角度の平行
光に変換する。
標からの入射平行光Bを入射角度に比例した角度の平行
光に変換する。
【0021】第2の光学系の平面鏡4は,回転駆動部8
にジンバル懸架され,飛翔体1のもたらすピッチ動揺に
対しては,回転中心Cを軸として上下回転Dを行なうこ
とができるようになっている。
にジンバル懸架され,飛翔体1のもたらすピッチ動揺に
対しては,回転中心Cを軸として上下回転Dを行なうこ
とができるようになっている。
【0022】平面鏡4で反射した平行光は,第3の光学
系の凸レンズ5で集束され,イメージセンサ6上に結像
する。
系の凸レンズ5で集束され,イメージセンサ6上に結像
する。
【0023】姿勢角センサ7は,撮像装置を搭載した飛
翔体外殻1の姿勢角,すなわち撮像装置の姿勢角を検出
し,この姿勢角情報を回転駆動部8に供給する。
翔体外殻1の姿勢角,すなわち撮像装置の姿勢角を検出
し,この姿勢角情報を回転駆動部8に供給する。
【0024】図2は,撮像装置を搭載している飛翔体が
ピッチ動揺し,姿勢角が変化した場合の状態を示す図で
ある。
ピッチ動揺し,姿勢角が変化した場合の状態を示す図で
ある。
【0025】飛翔体外殻1に配備した姿勢角センサ7
は,飛翔体の姿勢角の変化量を検出し,飛翔体外殻1に
対して平面鏡4を姿勢角の変化量を打消すように上もし
くは下回転させることによって,イメージセンサ6上の
結像位置を図1に示す場合と同じに保つことができる。
は,飛翔体の姿勢角の変化量を検出し,飛翔体外殻1に
対して平面鏡4を姿勢角の変化量を打消すように上もし
くは下回転させることによって,イメージセンサ6上の
結像位置を図1に示す場合と同じに保つことができる。
【0026】即ち,飛翔体のピッチ動揺による姿勢角変
化があっても,イメージセンサ6上の結像を不動に保持
することができる。
化があっても,イメージセンサ6上の結像を不動に保持
することができる。
【0027】図3は,本発明の第2の実施例の構成図で
ある。第2の実施例は,図1,2に示す第1の実施例に
おける第1の光学系,すなわち凸レンズ2および凸レン
ズ3で示す光学系を変化し,カセグレン系として構成し
たもので,多の構成は図1,2と同一あるので,これら
同一内容の図示および個個の詳細な説明は省略する。
ある。第2の実施例は,図1,2に示す第1の実施例に
おける第1の光学系,すなわち凸レンズ2および凸レン
ズ3で示す光学系を変化し,カセグレン系として構成し
たもので,多の構成は図1,2と同一あるので,これら
同一内容の図示および個個の詳細な説明は省略する。
【0028】図3に示す第2の実施例では,入射平行光
Bを受ける凹面鏡9と,凹面鏡9の反射光を再反射する
凸面鏡10と,凸面鏡10の再反射光を入射角度に比例
した角度を有する平行光として収束出光する凸レンズ1
1とによって第1の光学系を構成し,これにより,凸レ
ンズ11を除く他の光学要素はいずれも製造容易従って
安価なミラーによって構成できることを基本的特徴とし
ている。
Bを受ける凹面鏡9と,凹面鏡9の反射光を再反射する
凸面鏡10と,凸面鏡10の再反射光を入射角度に比例
した角度を有する平行光として収束出光する凸レンズ1
1とによって第1の光学系を構成し,これにより,凸レ
ンズ11を除く他の光学要素はいずれも製造容易従って
安価なミラーによって構成できることを基本的特徴とし
ている。
【0029】図4は,本発明の第3の実施例の構成図で
ある。この第3の実施例も,前述した第2の実施例と同
様に,第1の光学系を変化して凸レンズと凹レンズの組
合せとした点のみ異り,他は図1,2と同一構成である
ので,これら同一内容の図示および個個の詳細な説明は
省略する。
ある。この第3の実施例も,前述した第2の実施例と同
様に,第1の光学系を変化して凸レンズと凹レンズの組
合せとした点のみ異り,他は図1,2と同一構成である
ので,これら同一内容の図示および個個の詳細な説明は
省略する。
【0030】図4に示す第3の実施例は,入射平行光B
を凸レンズ12によって屈折したあと,凹レンズ13を
通して入射角度に比例した角度を有する平行光となすも
のである。この場合,入射平行光の向きに対する出力平
行光の向きは図1の場合とは逆になるが,これに対して
は平面鏡4の駆動方向を逆にすることによって容易に対
応できる。この第3の実施例は,第1の光学系構成の柔
軟性を増大することをその基本的特徴としている。
を凸レンズ12によって屈折したあと,凹レンズ13を
通して入射角度に比例した角度を有する平行光となすも
のである。この場合,入射平行光の向きに対する出力平
行光の向きは図1の場合とは逆になるが,これに対して
は平面鏡4の駆動方向を逆にすることによって容易に対
応できる。この第3の実施例は,第1の光学系構成の柔
軟性を増大することをその基本的特徴としている。
【0031】このようにして,可動部分を平面鏡4のみ
として構成し,回転部分の著しい簡素化を確保し,撮像
系とジンバルの質量のバランス調整を著しく容易とする
ことができる。
として構成し,回転部分の著しい簡素化を確保し,撮像
系とジンバルの質量のバランス調整を著しく容易とする
ことができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明は,レンズな
どの屈折光学系とイメージセンサとを固定とし,1個の
平面鏡のみをジンバル構造に懸架して回転駆動すること
により,回転部分を著しく小型・軽量とし,撮像系とジ
ンバルの質量のバランス調整を著しく容易とすることが
できるという効果を有する。
どの屈折光学系とイメージセンサとを固定とし,1個の
平面鏡のみをジンバル構造に懸架して回転駆動すること
により,回転部分を著しく小型・軽量とし,撮像系とジ
ンバルの質量のバランス調整を著しく容易とすることが
できるという効果を有する。
【図1】本発明の第1の実施例の構成図である。
【図2】図1の実施例のピッチ動作時の状態を示す図で
ある。
ある。
【図3】本発明の第2の実施例の構成図である。
【図4】本発明の第3の実施例の構成図である。
【図5】従来の撮像装置の第1例を示す構成図である。
【図6】従来の撮像装置の第2例を示す特性図である
1 飛翔体外殻 2,3,5 凸レンズ 4 平面鏡 6 イメージセンサ 7 姿勢角センサ 8 回転駆動部 9 凹面鏡 10 凸面鏡 11 凸レンズ 12 凸レンズ 13 凹レンズ 14 イメージセンサ 15 姿勢角センサ 16 集光光学系 17 上下駆動用モータ 18 左右駆動用モータ 19 ジンバル 20 イメージセンサ 21 姿勢角センサ 22 集光光学系
フロントページの続き (72)発明者 原嶋 正治 所沢市北有楽町22−4−101 (72)発明者 野村 洋 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 飛翔体に搭載し目標を捕捉する光学系
と,捕捉した目標を画像データに変換出力するイメージ
センサとを含む撮像系を備えた撮像装置において,入射
平行光を入射角度に比例した角度の平行光に変換する第
1の光学系と,前記第1の光学系の出力光を反射する第
2の光学系と,前記第2の光学系の反射光を前記イメー
ジセンサに結像する第3の光学系とによって前記光学系
を構成し,かつ前記第2の光学系は,前記第1の光学系
の出力光を反射させて前記第3の光学系に受光させる平
面鏡と,この平面鏡をジンバルに懸架し前記飛翔体の姿
勢角変動による前記第3の光学系の出力光の変位を零と
するように姿勢制御する回転駆動部とを含んで成ること
を特徴とする撮像装置。 - 【請求項2】 前記第1の光学系を,入射平行光を反射
する凹面鏡と,前記凹面鏡による反射光を再反射する凸
面鏡と,前記凸面鏡による再反射光を収束して平行光と
なす凸レンズとによってカセグレン系を形成して構成し
たことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 【請求項3】 前記第1の光学系を,入射平行光を受光
する凸レンズと,この凸レンズの出力光を受けて前記第
2の光学系に対する出力光を形成する凹レンズとの組合
せによって構成したことを特徴とする請求項1記載の記
載の撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23441893A JPH0792249A (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23441893A JPH0792249A (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792249A true JPH0792249A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=16970711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23441893A Pending JPH0792249A (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792249A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016504636A (ja) * | 2013-02-27 | 2016-02-12 | レイセオン カンパニー | バックスキャンが行なわれる画像化のための無限焦点望遠鏡 |
| KR101877214B1 (ko) * | 2017-10-31 | 2018-07-12 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 비행체 탑재용 탐색 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6383683A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-14 | Toshiba Corp | 飛翔体用光学系装置 |
| JPH0346582A (ja) * | 1989-07-14 | 1991-02-27 | Nec Corp | レーザビーム方向制御装置 |
-
1993
- 1993-09-21 JP JP23441893A patent/JPH0792249A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6383683A (ja) * | 1986-09-29 | 1988-04-14 | Toshiba Corp | 飛翔体用光学系装置 |
| JPH0346582A (ja) * | 1989-07-14 | 1991-02-27 | Nec Corp | レーザビーム方向制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016504636A (ja) * | 2013-02-27 | 2016-02-12 | レイセオン カンパニー | バックスキャンが行なわれる画像化のための無限焦点望遠鏡 |
| KR101877214B1 (ko) * | 2017-10-31 | 2018-07-12 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 비행체 탑재용 탐색 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19960702 |