Устройство автоматической фокусировки

П ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Соаетскик Социалистических Республик11 851315 К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 0907,79 (21) 2824620/18-10 (51)М. Кл. С 02 В 7/11 с присоединением заявки М Государствеииый комитет СССР яо делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ФОКУСИРОВКИ Изобретение относится к оптико- электронному приборостроению и может быть использовано для автоматической фокусировки микро- и фотообъективов, проекционныхобъективов,а также астрономических телескопов.Известны устройства автоматической фокусировки, основанные на принципе дифференциального сравнения амплитуд пространственной гармоники в плоскостях равной нерезкости1.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее осветитель с матовой пластиной, тест- объект, установленный в плоскости 15 предметов, фокусируемый объектив, сканирующий фотоприемник, установленный в плоскости изображения объективаи электронную схему выделения сигнала, включающую последовательно 20 соединенные избирательный усилитель, синхронный детектор и следящий привод, кинематически связанный с фокусуруеьым объективом 21.Принцип работы этого устройства 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 дефоКусировки. 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 в том, что оно имеет малый диапазон фокусировки из-за возможностд 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 в свою очередь определяется пространственной частотой растров, выбираемой исходя из необходимой точности фокусировки. Для, например,светосильных объективов обычно пространственная частота растра выбирается достаточно высокой иа уровне 1/2 от максимально разрешаемой. При этом расстояние между растрами и, следовательно, диапазон фокусировки могут 0 составлять несколько миллиметров. Диапазон же возможных фокусировок, например, для космических телескопов значительно больше, т.е. требуются системы с большим диапазоном Фокуси 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, 30 коммутатор и источник опорного напряжения, причем вход порогового устройства и один из входов коммутатора соединены с выходом синхронного детектора, выход порогового устройства ЗЗ через коммутатор соединен с управляющим входом усилителя мощности, выход которого соединен со входом следящего привода, а источник опорного напряжения соединен со вторым входом 4 Е коммутирующего устройства.На фиг, 1 изображена блок-схема устройства автоматической фокусиронки; на Фиг, 2 - вид дефокусировочной кривой.4 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 фиксированнымуровнем срабатывания, коммутатор 9, источйик 10 опорного напряжения, усилитель 11 мощности и следящий привод 12.При сКанировании иэображений раст ров диссектор 5 преобразует распределение яркости на фотокатоде в электрический сигнал. Амплитуда переменного сигнала пропорциональна. контрасту изображения растров, который 65 зависит от степени дефокусировки объектива 4, В сфокусированном поло жении плоскость изображения объектива 4 совпадает с плоскостью фото- катода диссектора 5, при этом контрасты изображений разнесенных растров равны, следовательно, амплитуды сигнала на выходе избирательного усилителя б одинаковы за период развертки диссектора 5, а напряжение на выходе синхронного детектора 7 равно нулю. При расфокусировках объектива 4 контраст иэображений растров на Фото- катоде 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 выходе 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 от 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 заключайтся. 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 0 15 Составитель 3. Лычковапиридонова Техред М. Табакович Коректор Г. Решетник Редакто Подписноего комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4 39дарственнизобретенЖ, Р 65 Тираж ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москвка лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн фокусируемый объектив, сканирующийфотоприемник, установленный в плоскости изображения объектива,и электронную схему выделения сигнала,включающую последовательно соединенныеизбирательный усилитель, синхронныйдетектор и следящий привод, кинематически связанный с фокусируемымобъективом, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения диапазона фокусировки, в электронную схему выделения сигнала введены пороговое устройство с заданным уровнемсрабатывания, коммутатор и источникопорного напряжения, причем вход порогового устройства и один из входовкоммутатора соединены с выходом синхронного детектора, выход пороговогоустройства через коммутатор соединенс управляющим входом усилителя мощности, выход которого соединен со,входом следящего привода, а источйикопорного напряжения соединен со вторым входом коммутирующего устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 406182, кл. С 03 В 3/00, 1971.2. Болдырев Н.И. и др. Теорияи проектирование высокоточных системуправления", "Автоматическое фотоэлектронное устройство с диссекторомдля фокусировки оптической,система".Л "Наука", 1973 (прототип).