RU1809414C - Способ автоматической фокусировки оптической системы и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: оптическое приборостроение . Сущность изобретени : стро т автоколлимационное изображение диафрагмы 3, расположенной в зоне периферийного пучка объектива 2 и анализируют изменение сходимости периферийного светового пучка из-за расфокусировки При расфокусировке получают управл ющий сигнал дл  подвижки объектива 5, величина и знак которого соответствуют смещению автоколлимационного изображени  диафрагмы 3 по отношению к координате, соответствующей начальной установке анализируемой оптической системы, равной нулю или заданной дистанции. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил. СО С

Description

Изобретение относитс  к области оптического приборостроени  и предназначено дл  автоматической фокусировки изображени  длиннофокусных фотографических и наблюдательных оптических систем.

Цель изобретени  - повышение точности и обеспечение возможности фокусировки на заданную дистанцию.

На фиг, 1 показана схема устройства автоматической фокусировки;, на фиг. 2 - схема хода лучей; на фиг. 3 - схема смещени  автоколлимационного изображени .

Устройство автоматической фокусировки содержит автоколлимационное зеркало 1. (фиг. 1), расположенное на максимально возможной высоте h от оптической оси, объектив 2; диафрагму 3, расположенную в фокальной плоскости объектива на рассто нии г от оптической оси, конденсатор 4, источ- ник света 5, координатно-чувствительный приемник 6, блок вычислени  смещени  и формировани  сигнала 7, блок управлени  8 и привод подвижки объектива 9.

Устройство автоматической фокусиров- ки работает следующим образом.

Изображение А диафрагмы 3, подсвеченной источником света 5, через конденсатор 4, формируетс  периферийным пучком объектива 2 и автоколлимационным зерка- лом 1 в фокальной плоскости камеры в зоне координатно-чувствительного приемника 6, ориентированного по линии А - О, где точка О - центр кадра.

Координате изображени  А 0 соответ- ствует начальна  установка камеры, отфоку- сированной на бесконечность. При этом лучи света выход щего из объектива пучка будут параллельны, в том числе и в зоне автоколлимационного зеркала. При воз- никновении расфокусировки Af по любой причине (термобарические изменени 1 фокусного рассто ни  объектива, температурные изменени  длины корпуса камеры и др.) диафрагма не будет совпадать с фокальной плоскостью объектива и, как следствие этого , выход щие из объектива лучи в зоне зеркала не будут параллельны, а в зависимости от знака расфокусировки периферийный пучок будет сход щимс  (+Д f ) или расход - щимс  (-Af ).

При автоматической фокусировке на бесконечность изменение-координаты изображени  диафрагмы на фотоприемнике по сравнению с исходным положением в точке АО на величину А1ф А оА будет служить сигналом дл  соответствующей подвижки объектива до положени , когда А 1ф А оА 0(Af 0).

При фокусировке на заданную дистанцию до объекта сигнал о величине дистанции Z поступает в вычислительный блок 7, который вычисл ет соответствующее смещение изображени  А 1х 2Г (// + у)/Р 1 а на блок управлени  8 и привод 9 поступает соответствующий сигнал. При этом на фотоприемнике , произойдет смещение начальной установки из точки АО в точку Ах ; причем АО Ах А 1х, а возможное изменение фокусировки по любым причинам на величину A f, привод щее К смещению изображени  на А 1ф, будет и в этом случае выбиратьс  и отрабатыватьс  приводом автоматически ,

Автоматическа  фокусировка на бесконечность обеспечиваетс  в соответствии с соотношени ми (фиг. 2):

X Af ; А1Ф 2Г -С;

h

f12 f 1 t 1 Ч

f АТ + г

где Х - координата плоскости изображени  предмета, наход щегос  на рассто нии X;

Af - величина расфокусировки, вычисл ема  блоком вычислени  и формировани  сигнала;

А ф - смещение автоколлимационного изображени  диафрагмы, соответствующее расфокусировке;

h - координата зоны периферийного пучка лучей относительно оптической оси; и обеспечиваетс  автоматическа  фокусировка на заданную дистанцию Х в соответствии с соотношени ми (фиг. 2,3):

Alx 2f (/ 4УУ/Э ;

,/,Zr „ -(f+z )

где г - рассто ние от оптической оси до диафрагмы;- .

f - переднее фокусное рассто ние объектива ,.

При этом координата предмета X задаетс  сигналом с датчика дистанции, не вход щего в устройство; вычислительный блок выдает сигнал на смещение Д1х начальной установки (АО) координатно-чувствительного приемника изображени  диафрагмын которое отрабатываетс  приводом до смещени  изображени  вточку()н  приемнике.

При осуществлении фокусировки на бесконечность в длиннофокусных узкоугольных системах, например, кинотеодолитах и телескопах , в которых соотношение г/Г 0,01 смещением главного луча (угол ) при расфокусировке в пределах Дт (0,001-0,002) можно пренебречь,

В камерах с более широким угловым полем дл  достижени  соотношени  г/f 0,01 установку диафрагмы и фото приемника можно осуществить в плоскости сопр женной с фокальной плоскостью и расположенной перпендикул рно к последней , за счет отвода части пучка лучей диагональным полупрозрачным зеркалом с соответствующим покрытием.

При необходимости повышени -точности фокусировки на заданную дистанцию координаты смещени  изображени  Alz на фотоприемнике могут быть получены путем калибровки по реальным объектам и заложены , в блок пам ти микропроцессорного устройства вычислительного блока.ср р р м у л а и з о б р е т е н и   . .1, Способ автоматической фокусировки оптической системы, заключающийс  в том, что стро т изображение диафрагмы, расположенной в зоне периферийного светового пучка объектива, и анализируют изменение сходимости периферий н ого свето вого пучка из-за расфокусировки,, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, стро т автоколлимационное изображение диафрагмы, при смещении которого при расфокусировке получают сигнал, величина и знак которого соответствует смещению автоколлимационногр изображени  диафрагмы по отношению к координате, соответствующей начальной установке анализируемой оптической системы, равной нулю.

2. Способ по п. 1, о т л и ч   ю щ и и с   тем. что, с целью обеспечени  фокусировки на заданную дистанцию, по заданной дне танции X вычисл ют смещение A Ix автоколлимационного изображени  диафрагмы из соотношени 

Alx 2f (V11+piy/9,

0 где Г - заднее фокусное рассто ние анализируемого объектива;

г/) - угол изменени  наклона главного луча к оптической оси;

- угол сходимости периферийного

5 пучка, соответствующий заданной дистанции X;

и формируют сигнал дл  управлени  смещением объектива. .3. Устройство автоматической фокуси0 ровки оптической системы, содержащее источник света, конденсатор, расположенную в периферийной зоне светового пучка объектива диафрагму, координатно-чувстви- тельный приемник, а также блок управлени 

5 с приводом подвижки объектива, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и обеспечени  возможности фокусировки на заданную дистанцию, в него вве- дены установленное на периферии

0. входного зрачка перед первой поверхностью объектива перпендикул рно к главному лучу пучка отражающее зеркало и блок вычислени  и формировани  сигнала, вход которого подключен к координатно-чувстви5 тельному приемнику, а выход - к блоку управлени  приводом подвижки объектива, при этом диафрагма установлена в фокальной плоскости объектива, а координатно- чувствительный приемник расположен

0 симметрично диафрагме относительно вертикальной оси и ориентирован по направлению к оптической оси.

01/8.2

Фиг.З