Оптико-электронное устройство для автоматической фокусировки

Оптико-электронное устройство для автоматической фокусировки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ()883843

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19038р (21) 2895780/18-10 с присоединением заявки ¹ (511М. Кл.З.G 03 В 3/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 231181. Бюллетемь ¹ 43

Дата опубликования описания 231181 (53) УДК 535. 825 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.A.Aðóòþíoâ, М.A.Båëèêoòíûé, В.А.Кот (71) Заявитель

Ленинградский институт точной механик (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

ФОКУСИРОВКИ

Изобретение относится к оптикоэлектронным системам, предназначенным для осуществления автоматической фокусировки фотоаппаратов, а также для целей автоматической фоку- сировки при сборке оптических приборов и может. найти применение в ряде областей, где требуется автоматическое измерение дистанций до объектов произвольной конфигурации.

Известно устройство автоматической фокусировки, которое содержит расположенные последовательно по ходу луча фокусируемый объектив, светоделитель и два фоторезистора, установ- 15 ленных . в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью кадрового окна 311.

Один из фоторезисторов прикрыт рассеивающей пластиной, которая препятствует получению на его свето- 20 чувствительной площадке резкого изображения. Фотореэисторы включены в мостовую .схему. При перемещении фокусируемого объектива в плоскости фотореэисторов будет изменяться только контраст изображения, а следовательно вследствие нелинейности характеристики, и сигнал с открытого фотореэистора. Так как фотоприемники включены в мостовую схему, то система измеря- 30 ет величину контраста изображения на одном фоторезисторе относительно постоянного для данного объекта фона, закрытом рассеивающей пластиной.

Максимум сигнала рассогласования и будет соответствовать положению наиболее резкого изображения в плоскости кадрового окна. При осуществлении фокусировки на регулярный объект перераспределение освещенности на чувствительной площадке происходит, как правило, на ее небольшом участке

Поэтому величина полезного сигнала оказывается незначительной по отношению к величине постоянной составляющей всего выходного сигнала, что обусловливает малое отношение сигнал/шум и следовательно, низкую точность фокусировки. К недостаткам этой системы следует отнести также недостаточный диапазон освещенностей, в которых система оказывается работоспособной.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматической фокусировки, содержащее фокусировочный объектив, светоделительный элемент, фотоприемники, расположенные в образованных светоделительным элементом

883843 оптических каналах со смещением относительно фокальной плоскости фокусируемого объектива в противоположных направлениях на одинаковую величину, и схему обработки сигнала Е23.

Однако устройство не может обеспечить требуемой точности фокусировки вследствие влияния неидентичности световых характеристик фотоприемников, размеров их светочувствительных площадок, а также неточного расположения фотоприемников относительно оптической оси. Последние требования обусловлены тем, что в сфокусированной системе необходимо получить на светочувствительных плоцадках распределение освещенностей. Нарушение этого требования ведет к появлению ложного сигнала.

Целью изобретения является повышение точности автоматической фокусировки.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве автоматической фокусировки в качестве фотоприемников применены приборы с переносом заряда, а схема обработки сигнала выполнена в виде генератора. тактовых импульсов, соединенного с приборами с переносом заряда, детекторов экстремального значения и сравниваюцего устройства, при этом выход каждого из приборов с переносом заряда подключен ко входу соответствующего детектора экстремального значения, а выход каждого из детекторов экстремального значения соединен с соответствующим входом сравнивающего устройства.

В отличие от интегральных резисторных фотоприемников приборы с переносом заряда осуществляют преобразование пространственного распределения величины освещенности во временную последовательность электрического сигнала. Указанное преобразованиевыполняется с высоким пространственным разрешением. В результате независимого считывания оптической информации с каждого элемента прибора с переносом заряда удается получить высокое значение отношения сигнал/шум что обеспечивает большую точность фокусировки и большой динамический диапазон рабочих освещенностей. Кроме того, следует отметить высокую пороговую чувствительность приборов с переносом заряда, достигающую 35 фотоэлектронов при комнатной температуре.

Дискретность выходного сигнала прибора с переносом заряда позволяет лекго производить последовательную обработку получаемой информации, в данном случае определение экстремального значения сигнала, соответствующего наиболее освещенному элементу изображения. Независимое считывание оптической информации делает систему некритичной к геометрическому положению светочувствительных областей приборов с переносом заряда относительно оптической оси объектива.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства> на фиг.2 изображены

65 фокусировочные кривые, соответствующие каждому из оптических каналов и иллюстрирующие зависимости величины сигналов Uq< U на выходах детекторов экстремального значения от значения дефокусировки Х начало координат соответствует положению фокальной плоскости.

Излучение от объекта, на который осуществляется фокусировка, проходит объектив 1, светоделитель 2 и в образованных светоделителем 2 оптических каналах попадает на светочувствительные поверхности приборов 3 с переносом заряда, которые запитываются от генератора 4 тактовых импульсов. Выходы приборов 3 с переносом заряда подключены к соответствуюцим входам детекторов 5 экстремального значения, сигналы с которых поступают на устройство б сравнения . Приборы с переносом заряда в каналах смещены вдоль оптической оси из йокальной плоскости объектива в противоположных направлениях на одинаковую величину таким образом, чтобы положение фокальной плоскости соответствовало линейным участкам фокусировочных кривых 7 и 8.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии дефокусировки изобсом заряда имеют одинаковый "размытый" характер и характеризуются одинаковым значением максимальной освещенности в ее распределении по элементам. Дефокусировка объектива 1 приводит к увеличению уровня "размытости и, следовательно, к уменьшению максимального значения освещенности в одном оптическом канале и к уменьшению "размытости" в другом.

Этот эффект сопровождается уменьшением значения сигнала на выходе одного из детекторов 5 экстремального значения и увеличением сигнала на выходе другого детектора экстремального значения. Таким образом, сигнал на выходе сравниваюцего устройства

6 характеризует наличие дефокусировки и может быть использован как для ее измерения (в случае стендовой фокусировки при выполнении юстировочных операций), так и для ее устранения.

Предлагаемое устройство для автоматической фокусировки обладает по сравнению с известными устройствами более высокой чувствительностью к дефокусировке и точностной надежностью, более широким диапазоном рабочих освещенностей, а также более ражения объектов на приборах с перено883843

Формула из обретения (pere. Я

ВНИИПИ Заказ 10227/71 Тираж 509 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул.Проектная,4 широкими функциональными возможностями, что обусловлено. отсутствием его чувствительности и распределению освещенности в объекте, на который. осуществляется фокусировка.

Оптико-электронное устройство для автоматической фокусировки, содержащее фокусируеьый ббъектив, светоделительный элемент, фотоприемники, расположенные в образованных светоделительным элементом оптических каналах со смещением относительно фокальной плоскости фокусируемого объектива в противоположных направлениях на одинаковую величину, и схему обработки сигнала, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности фокусировки, в качестве фотоприемников применены приборы с переносом заряда, а схема обработки сигнала выполнена в виде генератора тактовых импульсов, соединенного с приборами с переносом заряда, детекторов экстремального значения и сравнивающего устройства . при этом выход каждого из приборов с переносом заряда подключен ко входу соответствующего детектора экстремального значения, а выход каждого из детекторов экстремального значения соединен с соответствующим входом сравнивающего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 493764, кл. 250-204, опублик. 1970.

2. Патент Австрии Р 271187, кл. 57 а, 32, опублик 1969 (прототип).