Устройство для фокусировки объектива

Устройство для фокусировки объектива

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДПЯ ФОКУСИРОВКИ ОБЪЕКТИВА, содержащее фокусируемый объектив, визирное устройство, отражающее зеркало, светоделительный элемент, установленный вблизи плоскости , сопряженной с плоскостью фокусировки объектива, и образуншщй два оптических канала, в каждом из которых -установлен многозлементный свето приемник, а также блок:обработки сигнала с компараторами, на выходе которого включено устройство индикации положения точной фокусировки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности фокусировки, в него введена оборачивающая оптическая система, расположенная в одном из оптических каналов за светоделительным элементом, плоскости изображения за которым расположены на равном расстоянии от плоскости деления и сопряжены с плоскостью фокусировки съемочного объектива, совмещенной с предметной плоскостью оборачивающей оптической система, в плоскости изображения которой расположен многоэлементный светоприемник, причем соответствукшше элементы каждого многоэлементного светоприемника попарно подключены к блоку обработки сигнала. . 2.Устройство по п., о т л и чающееся тем, что, с целью уменьшения его габацжтов, оборачивающая система выполнена в виде призменного блока с тремя ртражаккцкми гранями, на входной и выходной гранях которого установлены линзы, 3.Устройство по п.1, отличающееся тем, что в блоке обработки сигналов элементы шюгоэлементных светоприемников попарно подключены к входам компараторов, выходы которых со гдинеяы с входом введенного блока И, выходом связанного 00 с индикатором. о 4.Устройство по пп. 1, и 3, о; т 00 личающееся тем, что выходы 53 компараторов подключены к входу введенного сумматора, выход которого через введеншой дополнительный компаратор подключен к индикатору.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ат, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕПЬСТБМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2.1 ) 3638035/24-10 (22) 26. 08. 83 (46) 23.12.84. Бюл. ¹ 47 (72) М.Д.Штыкан (53) 535.88(088. 8) (56) 1; Патент США М 4346975, кл. 354-135, опублик. 1982, 2. Патент США № 4307947, кл. 354-25, опублик. 1982 (прототип), (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ ОБЪЕКТИВА, содержащее фокусируеиый объектив, визирное устройство, отражающее зеркало, светоделительный элемент, установленный вблизи плоскости, сопряженной с плоскостью фокусировки объектива, и образующий два оптических канала, в каждом из которых установлен многоэлементный светоприемник, а также блок. обработки сигнала с компаратораии, на выходе которого включено устройство индикации положения точной фокусировки, о тл и ч а ю щ е е е я теи, что с целью повышения точности фокусировки в него введена оборачивающая оптическая система, расположенная в одном из оптических каналов за светоделнтельным элементом, плоскости иэображения за которым расположены на равном расстоянии от плоскости

„Я0„„1130827 А деления и сопряжены с плоскостьв фокусировки съемочного объектива, . совмещенной с предметной плоскостью оборачивающей оптической системы, в плоскости иэображения которой расположен многоэлементный светоприемник, причем соответствующие элементы каждого многоэлементного светоприемника попарно подключены к блоку обработки сигнала.

2. Устройство по и. 1 о т л ич а ю щ е е с я теи, что, с целью уменьшения его габаритов, оборачивающая система выполнена в виде призменного блока с тремя отражакицими гранями, на входной и выходной гранях которого устзновлеиы лиизые

3, Устройство по н.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в блоке обработки сигналов элементы многоэлементных светоприемииков попарно под-. кпючены к входам компараторов, выходы которых соединены с входои введенного блока И, выходом связанного с индикатором.

4. Устройство по пп.1, и 3, o: тл и ч а ю щ е е с я тем, что выходы компараторов подкнвчены к входу введенного сумматора, выход которого через введенный дополнительный компаратор подключен к индикатору, 1130827

Изобретение относится к фотоаппаратуре, а именно к фотоаппаратам с автоматиче ской или полуавтоматической фокусировкой объектива, а также может::быть использовано в других уст- 5 ройствах, где требуется фокусировка объектива по объекту произвольной формы.

Известно устройство для фокусировки объектива, использующее дальномерный принцип фокусировки, в двухосном дальномере которого расположены две линейные матрицы фотоприемников,на которые проектируется изображение из двух ветвей дальномера. 15

В одной из ветвей располагается качающееся зеркало, которое при фокусировке объектива движется до тех пор, пока изображение на обоих матрицах фотоприемников не будет иден- >0 тичным:Е13.

Применение подвижного элемента ,(зеркала) для совмещения изображений усложняет устройство фокусировки и делает его практически неприменимым в однообьективных зеркальных камерах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для фокусировки объектива, содержащее фокусируемый объектив, 30 визирное устройство, отражающее зеркало, светоделительный элемент, установленный вблизи плоскости, сопряженной с плоскостью фокусировки объектива, и образующий два оптических канала, в каждом из которых установлен многоэлементный светоприемник, а также блок обработки сигнала с компараторами, на выходе которого включено устройство индикации . поло- 40 жения точной фокусировки. Основной частью устройства является плоскопараллельная пластина, имеющая светоделительную поверхность и служащая дпя получения двух иэображений, кото-45 рые сдвинуты друг относительно друга по оптической оси на определенное расстояние.

Два изображения попадают на две линейки фотоприемников, сигналы с которых используются для определения и индикации положения точной фокусировки.

Принцип фокусировки основан на анализе контраста изображения, полу- 55 ченного объективом. В этой системе осуществляется сравнение сигналов (находятся их разницы t с двух расположенных рядом в каждой линейке светоприемников, а затем разностные сигналы суммируются для получения контрастного выходного сигнала. В момент точной фокусировки светоприемники располагаются по обе стороны от. плоскости пленки (или другой сопряжен( ной с ней плоскости). При этом выходные сигналы с каждой линейки светоприемников должны уравниваться C2$.

Недостатком известного устройства является невысокая точность, связанная с ограниченной светосилой, величина которой обусловлена применяемой ппоскопараллельной пластиной, а также малым полем зрения.по вертикали из-за использования узких линеек светоприемников, которые исключают фокусировку по объектам иэображение границы которых проектируется вдоль линейки приемников.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства для фокусировки объектива путем повышения светосилы и поля зрения фокусирующей системы.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для фокусировки объектива, содержащее фокусируемый объектив, визирное устройство, отражающее зеркало, светоделительный эле-. мент, установленный вблизи плоскости, сопряженной с плоскостью фокусировки объектива, и образующий два оптических канала, в каждом из которых установлен многоэлементный светонриемник, а также блок обработки сигнала, с компараторами, на выходе которого включено устройство индикации положения точной фокусировки, введена оборачивающая оптическая система, расположенная в одном из оптических каналов за светоделительным элементом, плоскости изображения за которым расположены на равном расстоянии от плоскости деления и сопряжены с плоскостью фокусировки съемочного объектива, совмещенной с предметной плоскостью оборачивающей оптической системы, в плоскости изображения которой расположен многоэлементный светоприемник, причем соответствующие элементы каждого многоэлементного светоприемника попарно подключены к блоку обработки сигнала, С целью уменьшения габаритов уст— ройства при использовании двух много. элементных светоприемников, распол "

1130

3 женных на одной подложке, оборачивающая система выполнена в виде призменного блока с тремя отражающими гранями, на входной и выходной гранях которого установлены линзы.

В блоке обработки сигналов элементы многоэлементных светоприемников попарно подключены.к входам ком— параторов, выходы которых соединены с входом введенного блока И, выходом 10 связанного с индикатором.

В другом варианте выполнения

Э электрической схемы выходы компараторов подключены к входу введенного сумматора, выход которого через вве- 15 денный дополнительный компаратор подключен к индикатору, На фиг. 1 приведена.принципиальная схема зеркального фотоаппарата с устройством для фокусировки объектива; gp на фнг.2 — оптическая схема, поясняющая принцип работы устройства; на фиг.З и 4 - ориентации площадок пер вого и второго многоэлементных светоприемников, содержащих по 9 элементов г5 по отношению к изображениям объектов; на фиг.5 и 6 - ориентации площадок первого и второго многоэлементных светоприемников, содержащих по б элементов, по отношению к иэображениям объектов, на фиг.7 - структурная элект"; рическая схема устройства полуавтоматической системы фокусировки;на фиг. 8 " то же, второй вариант выполнения; на фиг.9 - электрическая схема блока для определения абсолютных разностей сигналов.

Оптическая схема зеркального фото- . аппарата с устройством фокусировки включает фокусируемый объектив 1 и 4 расположенные вдоль оптической оси объектива I визирное устройство 2,выполненного в центральной части полупрозрачным, дополнительное зеркало 3, полупрозРачную светоделительную де- 4 таль, выполненную, например, в виде кубика 4, оборачивающую оптическую систему 5 в виде двух линз с призмами б и 7, коллектив 8 светоприемники 9 и 10, диафрагмы 11 и 12 перед светоприемниками 9, 10, расположенные в плоскости, сопряженной с плоскостью кадрового окна 13 фотокамеры.

Оптическая схема визира содержит зер кало 2, коллективную линзу 14, пента-„

55 призму 15, окуляр 16. В ноле зрения визира введено устройство 17 индикации .(например, в виде светодиода).

827 4

Многоэлементные светоприемники 9 и

10 соединены с электронной схемой 18 фокусировки, которая управляет устройством 17 индикации. Для автоматической фокусировки объектива 1 в камеру вводится блок 19, содержащий электродвигатель, электронную схему управления и привод, соединяющий электродвигатель с объективом I,Ïðè полуавтоматической фокусировке блок

19 отсутствует. Все устройство фокусировки и система визирования расположены в корпусе 20, содержащем также фотозатвор 21, например, фокальный.

Структурная схема электронного блока 19 содержит связанные с элементами 22 и 23 соответственно светоприемников 9 и 10 компараторы 24, выходы которых подключены к схеме 25 ,(схема И или И-ИЕ 3, соединенной с

: блоком 26 (схема И или И-НЕ), свя-. занным через сопротивление 27 с индикатором 17 в виде светодиода.

В другом варианте построения структурной схемы электронного блока

l9 элементы 22 и 23 подключены к схемам 28, связанным с сумматором 29, выход которого соединен с двухпороговым компаратором 30, состоящим из резисторов 31-33, операционных уси= лителей 34 и 35 и умножителя 36, с выхода которого сигнал подается на блок 26, связанный через сопротивление 27 со светодиодом 17.

Устройство работает следующим образом.

При установке объектива 1 по шкале (не показано)фотокамеры иа дистанцию (сй бесконечность изображения у"

I и У . удаленного предмета размером у строятся в плоскостях установки диафрагм 11 и 12 ° сопряженных с плоскостью кадрового окна 13 с помощью отражающей поверхности кубика 4. При этом в одном иэ каналов иэображе( ние У<. формируется непосредственно на элементах многоэлементного светоприемника 9, в другом канале оборачивающая оптическая система 5 дает

if изображение У промежуточного изобра1 жения предмета у в плоскости установ« ки многоэлементного светоприемника 10.

При перемещении предмета из бесконечности на ближнюю дистанцию d его размер Уд) его изображение при том же положении объектива 1 будет

1130827 на расстоянии Д от первоначального (размер М и yô ;). Оборачивакицая система 5 дает изображение У4» предмеI та М в увеличенном масзнтабе на рас.4 3 стоянии фон»от первоначального(У; g- - 5

Оборачивающая оптическая система 5 дает линейное увеличение, равное 1 (однако оно может быть и не равным 1 тогда размер элементов светоприемника IO должен быть пропорционально изменен,!. При увеличении, равном 1, оборачивакицая оптическая система 5 установлена на расстоянии 2 f y от титскости . установки диафрагмы 12 (Er - передний фокус системы, f» — 15 задний . Фокус).

При выдвижении объектива 1 по направлению к предмету Ycf на величину Д фокусировки объективами его изображение проходит в .плоскости установки диафрагм 11 и )2 и, следовательно, на поверхности светоприемников 9 и 10. При этом размеры изображений на 9 и 10 становятся равными.

При расфокусированном изображении на

g М светолриемниках 9 и 1О(У, и У,.) их размеры не равны друг другу. Изобра-, ж. -1 Л жение g,d больше изображения У я

Зто получается из-за применения оборачнвающей системы 5 в одном из ка- ЗО налов. На этом свойстве неравенства изображений и основан принцип данной системы фокусировки.

В данной системе фокусировки попарно сравниваются сигналы всех эле- З5 ментов, например фотодиодов, первого

9 и второго 10 многоэлементных све-топриемников, что позволяет фокусировать систему на объекты произвольной формы, например, нрешетку или объек-4© тнвы другого типа. Если изображения предмета получаются в плоскостях установки диафрагм 1.1 и 12, то освещенности всех соответствующих точек плоскостей 11 и 12 оказываются рав- 45 ными, что говорит о точной фокусиров" ке объектива 1. Если объектив 1 не сфокусирован на предмет, то размеры изображений, получаемых на многоэлементных светолриемннках 9 и 10, не 50 равны и освещенности соответствующих точек иэображения также не равны.

Поскольку в устройстве используется оборачиванщая оптическая система

5, то изображение на многоэлементном 55 светоприемнике 9 перевернуто относи тельно иэображения на светоприемнике

10. Поэтому схему соединения лар светоприемников 9 и 10 должна соответствовать фиг. Э, где показан вид на них со стороны светочувствительной поверхности. Одинаковыми малышню цифрами обозначены те ячейки, которые попарно сравниваются, например, ячейка 1 на множестве 4 должна сравниваться с ячейкой 1 на множестве 5 °

Иногоэлементные светолрнемникн 9 н 10 могут, например, состоять из

9 элементов А Ag и В .-В9 соответственно, расположенных по горизонтальным и вертикальным линиям. Они могут быть расположены по-другому, например, на равных расстояних от оптической оси начала координат XY. В этом случае онн могут содержать, например, ло 6 элементов в каждом светопрнемнике, С)-Сб и Р4 -Эб соответственно.

Объект произвольной формы - это элементы а, б, в, г, д.

Если изображение не сфокусировано в плоскостьмногоэлементного светоприемника 9, то на элементы С»-Сб попадает часть изображения (заштрихованные зоны от элементов а, б, в, r д f> в уменьшенном масштабе. На элементы В»-Р4, светоприемника 10 попадают части изображения а, б, в, г, д в увеличенном масштабе. При этом освещенности каждого нз элементов лары (C>-D C>-Dg C3-Dg и т,д.) неодинаковы из-за разной величины изображения на двух многоэлементных светопрнемниках 9 и 10.

В положении, когда объектив наведен на объект съемки, величины элементов изображения (а, б, в, r, д) на элементах С4 -С и D -D светопри6 4 б емников 9 и )О уравниваются н нх взаимное расположение становится полностью идентичным, что н определяе-. момент точной фокусировки, Структурная электронная схема блока 18 с индикатором 17 для полуавтоматического устройства фокусировки может быть выполнена, например, следующим образом. Первый многоэлементный светоприемник 9 состоит из шести элементов, (фотоприемных устройств 22), фотодиода с операционным усилителем. Второй многоэлементный светоприемник 10 состоит нз таких же шести элементов 23.

Сигналы с двух соответствукщих по изображению фотоприемных устройств

22 и 23 подаются на вход одного из шести компараторов 24. Выходы компа1130827 раторов 24 подключены к схеме 25 (схема И: или И-;НЕ), В том случае если все сигналы, подаваемые на входы компараторов 24, совпадают (момент точной фокусировки), на входах ком- 5 нараторов 24 будет шесть одинаковых сигналов и схема 25 сработает, подав сигнал на вход блока 26 (схема И или И-НЕ) ° который включит через сопротивление 27 индикатор 17 в виде светодиода:, т.е. в момент точной фокусировки загорится световой сигнал от индикатора 17 в оле, зрения визира фотокамеры.

В другом варианте построения 15 электронной схемы фотоприемные устройства 22 и 2 3 подключаются к схемам 28,в которых формируются абсолют-, ные значения разности сигналов с фотоприемных устройств. Затем все 26 шесть разностей складываются s сумматоре 29, с выхода которого. сигнал подается на двухпороговый компаратор

30, состоящий иэ резисторов 31-33, операционных усилителей 34 и 35 и умножителя 36(,схема И или И-.НЕ).

Сигнал с выхода 36 подается,как и и предыдущей схеме, на блок 26 и через сопротивление 2в7 на индикатор 17 в виде светодиода. 30

Схема для формирования абсолютных значений разности сигналов 28 состоит иэ резисторов Н -Rg, операционных усилителей ОУ 1, ОУ 2, ОУ 3 и диодов

Д1 и Д2. Разница между двумя сигналами, прошедшими через сопротивле» ние Ва, формируется усилителем .ОУ1, . а абсолютное значение разницы нолучается в цепи, состоящей из ОУ2 и

ОУЗ и диодов Д1 и Д2 и резисторов

В -Ву.

Схема 30 настроена так, что сигнал на зажигание светодиода индикатора

l7 подается тогда, когда разности сигналов со схемы 28 минимальны, т,е. изображения на светоприемниках

9 и 10 идентичны.

Использование данной система фокусировки целесообразно в однообъективных зеркальных камерах, где применяются сменные объективы, при этом для автоматической фокусировки объектива целесообразно объектив двигать всегда нз одного полсиеиия, например,.

I соответствующего диставщин бесконечность, так как в схеме не определяется знак расфокусировки. Стопоренне подвижки объектива должно происходить в тот момент, когда загорается световой индикатор.

Введение в один as каналов устройства фокусировкй оптической оборачивающей система нри использовании cseтоделительного элемента, плоскости изображения за которым расиолоаены на равном.расстоянии .от нлоскости де

I ления, позволяет позыснть точность

°, фокусировки за счет приицшпа сравнения двух изображений, не равшык по

Размеру нри расфюкусировкак и полностью ндеитичнык нрн точной фокусировке.

За счет увелнчення светосипы н поля зрения системы щ еднагаемое устройство 1позволяет, также использовать в фотокамере смешные объективы практически любой светосилы.

l 130827

1 I30827

1130827

1 130827

))30827

ВНШПК Заказ 9608/33 Тираж 463 Подписное

Фолиан ШШ "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная, 4