Устройство автоматической фокусировки

Устройство автоматической фокусировки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

П ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик

< 851315

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 0$07.79 (21) 2824620/18-10 с присоединением заявки М (51)М. Кл 3

С 02 В 7/11

Государствеииый комитет

СССР

00 делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.81 Бюллетень NP 28.

Дата опубликования описания 300781 (53) УДК 771435 (088.8) (72) Авторы изобретения

3 с

В. И. Костюкевич, М.А. Агеева и- В.Л. Рыкулин л (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ФОКУСИРОВКИ

Изобретение относится к оптикоэлектронному приборостроению и может быть использовано для автоматической фокусировки микро- и фотообъективов, проекционных объективов, а также астрономических телескопов.

Известны устройства автоматической фокусировки, основанные на принципе дифференциального сравнения амплитуд пространственной гармоники в плоскостях равной нерезкости (1).

Наиболее близким-к предлагаемому является устройство, содержащее осветитель с матовой пластиной, тестобъект, установленный в плоскости предметов, фокусируемый объектив, сканирующий фотоприемник, установленный в плоскости изображения объектива и электронную схему выделения сигнала, включающую последовательно соединенные избирательный усилитель, синхронный-детектор и следящий привод, кинематически связанный с фокусируеьым объективом (2).

Принцип работы этого устр йства 25 заключается в следующем.

Если фокусировка проводится на точку, соответствукщую половине расстояния между изображениями растров, то распределения освещенности в 30 изображениях растров не отличаются друг от друга. Такой случай соответствует нулевому сигналу системы, то есть отсутствию дефохусировки. При наличии ошибки фокусировки изображения растров в плоскости фотокатода диссектора имеют различную контрастность. Вследствие этого напряжения . на выходе диссектора при сканировании растров отличаются по амплитуде.

Разность этих амплитуд косвенным путем определяет величину погрешности продольной наводки. Селективный усилитель выделяет и усиливает огибающую сигнала с диссектора, которая после фазочувствительного выпрямления и усиления по мощности поступает на исполнительный механизм, который перемещает объектив до тех пор, пока отрабатываемая разность амплитуд не станет равной нулю и фокальная плоскость не совместится с плоскостью фотокатода диссектора.

Недостаток данного устройства s том, что оно имеет малый диапазон фокусировки из-за возможности ложного срабатывания при больших расфокусировках на максимумах высших порядков цефокусировочной кривой. В известном устройстве диапазон работы фокуси851315

Формула изобретения ровки определяется разносом плоскостей установки растров, который н свою очередь определяется пространственной частотой растров, выбираемой исходя из необходимой точности фокусировки. Для, например,светосильных объективов обычно пространственная частота растра выбирается до статочно высокой иа уровне 1/2 от максимально разрешаемой. При этом расстояние между растрами и, следовательно, диапазон фокусировки могут о составлять несколько миллиметров.

Диапазон же возможных фокусировок, например, для космических телескопов значительно больше, т.е. требуются системы с большим диапазоном фокуси-. l5 ровки.

Дефокусировочная кривая, описываемая приведенным выше уравнением, знакопеременная, с максимумами высших порядков. Следовательно, при работе щ на определенной частоте при выбранном разносе плоскостей равной нерезкости возникает возможность ложного срабатывания системы.

Цель изобретения — создание устройства фокусировки с большим диапазоном фокусировок.

Указанная цель достигается тем, что в электронную схему выделения сигнала введены пороговое устройство с заданным уровнем срабатывания, ЗО коммутатор и источник опорного напряжения, причем вход порогового устройства и один из входов коммутатора соединены с выходом синхронного детектора, выход порогового устройства M через коммутатор соединен с управляющим входом усилителя мощности, выход которого соединен со входом следящего привода, а источник опорного напряжения соединен со вторым входом 4@ коммутирующего устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства автоматической фокусиронки; на фиг. 2 — вид дефокусировочной кривой.

Устройство содержит осветитель 1 с матовой пластинкой 2, тест-объект

3, выполненный в виде двух одинаковых по шагу амплитудных растров, установленных по разные стороны от 30 оптической оси в плоскости предметов фокусируемого объектива 4, сканирующий фотоприемник 5, например диссектор, избирательный усилитель 6, синхронный детектор 7, пороговое устройство 8 с фиксированным уровнем срабатывания, коммутатор

9, источйик 10 опорного напряжения, усилитель 11 мощности и следящий привод 12.

При сКанировании иэображений раст- 60 ров диссектор 5 преобразует распределение яркости на фотокатоде в электрический сигнал. Амплитуда переменного сигнала пропорциональна. контоасгу иэображения растров, который 65 зависит от степени дефокусировки объектива 4. В сфокусированном поло жении плоскость изображения объектива 4 совпадает с плоскостью фотокатода диссектора 5, при этом контрасты изображений разнесенных раст- ° ров равны, следовательно, амплитуды сигнала на выходе избирательного усилителя 6 одинаковы за период развертки диссектора 5, а напряжение на выходе синхронного детектора 7 равно нулю. При расфокусировках объектива 4 контраст иэображений растров на фотокатоде неодинаков и,следовательно, на выходе синхронного детектора 7 появляется. сигнал дефокусировки. В начальный момент фокусировки на усилитель 11 мощности через коммутатор 9 подается напряжение от источника 10 опорного напряжения. Следящий привод 12 перемещает объектив 4 до тех пор, пока уровень сигнала на вы- . ходе синхронного детектора 7 не станет равным порогу срабатынания устройства 8. Уровень порогового сигнала выбирается в 1,5-2,5 раза меньше, чем максимальный сигнал на выходе синхронного детектора 7 при переходе всего динамического диапазона расфокусировки объектива 4. В каждом конкретном сл",чае величина порогового сигнала выставляется в зависимости or параметров оптической схемы объектива и в большинстве случаев

Выбирается экспериментально, После срабатывания порогового устройства на коммутатор выдается сигнал, который отключает источник опорного напряжения и подключает вход усилителя мощности непосредственно к выходу синхронного детектора, т.е. осуществляется режим слежения за фокусом.

Режим слежения может далее продолжаться в случае необходимости. При отключении системы фокусировки схема возвращается в исходное состояние.

При повторном включении режим работы устройства фокусиронки будет таким же, как описано выше. Очевидно, что предлагаемое устройство может иметь любой динамический диапазбн фокусировки, так как режим слежения за фокусом начинается после срабатывания, порогового устройства.

Эффективность устройства заключа&тся. н том, что оно дает возможность эксплуатировать микро- и фотообъективы, проекционные объективы, а также астрономические телескопы в более жестких условиях температурных и механических возмущений.

Устройство автоматической фокусировки, содержащее осветитель с матоной пластинкой, тест-объект, установленный в плоскости предметов, 851315

Pvz. 2

Составитель 3. Лычкова

Редактор Е. Спиридонова Техред М. Табакович Ко ректор Г. Решетник

Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6348/65

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 фокусируемый объектив, сканирующий фотоприемник, установленный в плоскости изображения объектива,и электронную схему выделения сигнала,включающую последовательно соединенные избирательный усилитель, синхронный детектор и следящий привод, кинематически связанный с фокусируемым объективом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона фокусировки, в электронную схему выделения сигнала введены пороговое устройство с заданным уровнем срабатывания, коммутатор и источник опорного напряжения, причем вход порогового устройства и один из входов коммутатора соединены с выходом синхронного детектора, выход порогового устройства через коммутатор соединен с управляющим входом усилителя мощности, выход которого соединен со, входом следящего привода, а источйик опорного напряжения соединен со вторым входом коммутирующего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 406182, кл. G 03 В 3/00, 1971.

2. Болдырев Н.И. и др. "Теория и проектирование высокоточных систем управления". "Автоматическое фото электронное устройство с диссектором для фокусировки оптической,система".

Л., "Наука", 1973 (прототип).