ДАЛЬНОМЕР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК G03B13/20 G01C3/00 

Изобретение относится к оптико-электронным приборам и может быть использовано в видео-, теле-, фото- и кинокамерах, и в частности, для автоматизации процесса теле- и киносъемки.

Известен дальномер, содержащий объектив излучающей ветви, источник излучения, объектив приемной ветви, позиционно-чувствительный фотоприемник, два полосовых фильтра, сумматор и дифференциальный усилитель (Патент US N 4621292, кл. G 03 B 3/10, 1986.)
Недостатком известного дальномера является недостаточная точность определения расстояния, вызванная отсутствием системы автоматической регулировки усиления как в суммарном, так и в разностном каналах устройства, а также зависимостью точности фокусировки от параметров элементов суммарного канала, их временной и температурной стабильности.

Наиболее близким из известных к заявляемому является дальномер, содержащий два объектива, в фокальной плоскости одного из которых установлен излучатель, а также генератор, соединенный с излучателем, фотоприемник, сумматор, дифференциальный усилитель, первый и второй полосовые фильтры, причем выходы сумматора и дифференциального усилителя соединены соответственно с входами первого и второго полосовых фильтров (Патент США N 4673274, кл. G 03 B 3/10, 1987).

Этот дальномер имеет повышенную точность определения расстояния для объектов, расположенных на различных расстояниях и имеющих различный коэффициент отражения излучения источника.

Недостатком этой системы является недостаточная точность определения расстояния до объекта и, следовательно, недостаточная точность фокусировки объектива, вызванная нестабильностью коэффициентов передачи каналов.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения расстояния до объекта, а также фокусировки объектива при теле-, и киносъемке, кроме того расширение потребительских свойств системы.

Технический результат по первому устройству достигается тем, что в дальномер, содержащий два объектива, вблизи фокальной плоскости одного из которых установлен излучатель, а вблизи фокальной плоскости второго установлен фотоприемник, выходы которого соединены с соответствующими входами блока обработки сигналов фотоприемника, а также генератор, выходом соединенный с излучателем и с управляющим входом блока обработки сигналов фотоприемника, введены привод перемещения и датчик положения фотоприемника и блок индикации, причем фотоприемник выполнен двухэлементным, выход датчика положения фотоприемника соединен с входом блока индикации, а выход блока обработки сигналов фотоприемника соединен с входом привода фотоприемника.

По второму варианту устройства технический результат достигается тем, что в дальномер, содержащий два объекта, вблизи фокальной плоскости одного из которых установлен излучатель, а вблизи фокальной плоскости второго установлен фотоприемник, выходы которого соединены с соответствующими входами блока обработки сигналов фотоприемника, а также генератор, выходом соединенный с излучателем и с управляющим входом блока обработки сигналов фотоприемника, введены привод перемещения и датчик положения фотоприемника, блок индикации и выключатель, причем фотоприемник выполнен двухэлементным, выход датчика положения фотоприемника соединен с входом блока индикации, а выход блока обработки сигналов фотоприемника соединен с входом выключателя, выходом соединенного с входом привода фотоприемника.

Технический результат по первому и второму вариантам достигается также тем, что блок обработки сигналов фотоприемника выполнен состоящим из дифференциального усилителя, сумматора, первого и второго полосовых фильтров и первого и второго синхронных детекторов, причем выходы элементов фотоприемника соединены с соответствующими входами сумматора и дифференциального усилителя, выходы которых соединены, соответственно, с входами первого и второго полосовых фильтров, выходами соединенных, соответственно, с первыми входами первого и второго синхронных детекторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора, выход первого синхронного детектора соединен с управляющими входами сумматора и дифференциального усилителя, а выход второго синхронного детектора соединен с входом привода перемещения фотоприемника.

Технический результат по первому и второму вариантам достигается также тем, что в устройство дополнительно введено фокусирующее устройство, включающее съемочный объектив с приводом его перемещения и датчиком положения, и блок сравнения, причем выход блока сравнения соединен с входом привода перемещения съемочного объектива, выход датчика положения съемочного объектива соединен с первым входом блока сравнения, выход датчика положения фотоприемника соединен также с вторым входом блока сравнения.

Технический результат по первому и второму вариантам достигается также тем, что блок индикации выполнен состоящим из последовательно соединенных делителя и индикатора, причем выход делителя соединен с выходом датчика положения фотоприемника, а блок сравнения выполнен в виде компаратора.

Технический результат по второму варианту устройства достигается также тем, что в устройство введены ручной привод, связанный с приводом перемещения и датчиком положения фотоприемника.

На чертеже представлена блок-схема дальномера.

Дальномер содержит объективы 1 и 2, соответственно, излучающей и приемной ветвей, излучатель 3, управляемый от генератора 4, двухэлементный фотоприемник 5, сумматор 6, формирующий суммарный сигнал двух элементов фотоприемника 5, дифференциальный усилитель 7, формирующий разностный сигнал, полосовые фильтры 8 и 9, осуществляющие частотную селекцию сигнала и имеющие полосу пропускания, близкую к частоте излучения, определяемой генератором 4, синхронные детекторы 10 и 11, детектирующие, соответственно, суммарный и разностный сигналы с учетом их амплитуды и фазы. Синхронный детектор 10 управляет коэффициентом усиления сумматора 6 и дифференциального усилителя 7. Фотоприемник 5 выполнен с возможностью перемещения перпендикулярно оптической оси объектива 2 с помощью привода 12, при этом величина перемещения регистрируется датчиком 13, например, потенциометрического типа. Делитель 14 предназначен для получения величины, обратно пропорциональной сигналу датчика 13 положения фотоприемника 5, а индикатор 15 для индицирования величины, равной расстоянию до объекта съемки. Делитель 14 и индикатор 15 могут быть выполнены, например, в виде одной микросхемы 572ПВ2. Суммарный канал используется для автоматической регулировки усиления и обеспечивает высокую точность измерения расстояния до объекта в большом диапазоне расстояний и различных коэффициентах отражения от объекта. Разностный канал предназначен для определения величины линейного параллакса объекта.

Выполнение дальномера комбинированным с фокусирующим устройством, включающим съемочный объектив 18 с приводом его перемещения 21 и датчиком положения 20, и компаратором 19, и добавление в него ручного привода 17, кинематически связанного с приводом 12 перемещения и датчиком 13 положения фотоприемника 5, и выключателя 16 позволяет использовать дальномер для фокусировки съемочного объектива 18 в автоматическом и полуавтоматическом режимах. При этом изображение объекта формируется в плоскости 22 регистрации.

Дальномер работает следующим образом.

Генератор 4 генерирует периодические сигналы, управляющие излучением излучателя 3. Поток излучения, например, инфракрасного, пройдя через объектив 1, отразившись от объекта и пройдя через объектив 2, формирует световое пятно на светочувствительной поверхности двухэлементного фотоприемника 5. Сигналы фотоприемника 5, поступившие на вход сумматора 6 и прошедшие через полосовой фильтр 8, поступают на вход синхронного детектора 10, выходной сигнал которого управляет коэффициентом усиления сумматора 6 и дифференциального усилителя 7. Разностный сигнал, характеризующий разность сигналов элементов фотоприемника 5, пройдя через полосовой фильтр 9 и синхронный детектор 11, управляет приводом 12, перемещающим фотоприемник 5 перпендикулярно оптической оси объектива 2 до тех пор, пока сигналы элементов фотоприемника 5 не станут равны. Сигнал датчика 13 положения фотоприемника 5, характеризующий величину линейного параллакса объекта, поступает на вход делителя 14, формирующего сигнал, обратно пропорциональный параллаксу объекта, т.е. сигнал на выходе делителя 14 характеризует расстояние до объекта. Величина этого расстояния индицируется индикатором 15.

Дальномер, комбинированный с фокусирующим устройством, имеет два режима работы: автоматический (первый вариант устройства) и полуавтоматический (второй вариант устройства).

В автоматическом режиме измерение расстояния до объекта и фокусировка съемочного объектива 18 происходят автоматически. Выключатель 16 установлен в положение, при котором сигналы с выхода синхронного детектора 11 поступают на вход привода 12 перемещения фотоприемника 5. Одновременно с перемещением фотоприемника 5 происходит вращение диска ручного привода 17, который может быть снабжен лимбом, на котором оператором делаются метки в соответствии с требованиями кинопроизводства. Сигнал датчика 13 положения фотоприемника 5, обратно пропорциональный расстоянию до объекта, сравниваются компаратором 19 с сигналом датчика 21 положения съемочного объектива 18. Привод 20 съемочного объектива 18 перемещает его до тех пор, пока объектив 18 не сместится на величину, при которой сигналы датчика 21 и датчика 13 не станут равны. В этом положении объектив 18 формирует резкое изображение объекта в плоскости 22 регистрации, в которой может быть размещена фото- или кинопленка, или мишень передающей теле- или видеокамеры.

В полуавтоматическом режиме расстояние до объекта, на которое должен быть сфокусирован объектив 18, устанавливается оператором с помощью ручного привода 17. Выключатель 16 установлен в положение "выключено". Оператор вручную при помощи ручного привода 17 перемещает фотоприемник 5. Сигнал датчика 13 его положения, обратно пропорциональный расстоянию до объекта, сравнивается компаратором 19 с сигналом датчика 21 положения съемочного объектива 18. Привод 20 съемочного объектива 18 перемещает его до тех пор, пока объектив 18 не сместится на величину, при которой сигналы датчика 21 и датчика 13 не станут равны. В этом положении объектив 18 формирует резкое изображение объекта в плоскости 22 регистрации. Кроме того, сигнал датчика 13 положения фотоприемника 5 поступает на вход делителя 14 и индикатором 15 индицируется задаваемое оператором расстояние, на которое фокусируется объектив 18.

Использование: изобретение относится к оптико-электронным приборам и может быть использовано в видео-, теле-, фото- и кинокамерах, и в частности, для автоматизации процесса теле- и киносъемки. Сущность изобретения: дальномер содержит два объектива 1, 2, в фокальной плоскости одного из которых установлен излучатель 3, а также генератор 4, соединенный с излучателем 3, фотоприемник 5, сумматор 6, дифференциальный усилитель 7, первый и второй полосовые фильтры 8, 9, первый и второй синхронные детекторы 10, 11, привод перемещения фотоприемника 12, датчик положения фотоприемника 13, делитель 14, индикатор 15, причем фотоприемник 5 выполнен двухэлементным. Для фокусировки съемочного объектива 18 в автоматическом и полуавтоматическом режимах дальномер выполнен комбинированным с фокусирующим устройством, включающим съемочный объектив 18 с приводом 21 его перемещения и датчиком положения 20 и содержащим компаратор 19 и ручной привод 17. Изобретение позволяет повысить точность измерения расстояния до объекта, а также фокусировки при теле- и киносъемке. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Дальномер, содержащий два объектива, вблизи фокальной плоскости одного из которых установлен излучатель, а вблизи фокальной плоскости второго установлен фотоприемник, выходы которого соединены с соответствующими входами блока обработки сигналов фотоприемника, а также генератор, выходом соединенный с излучателем и с управляющим входом блока обработки сигналов фотоприемника, отличающийся тем, что в него введены привод перемещения, датчик положения фотоприемника и блок индикации, причем фотоприемник выполнен двухэлементным, выход датчика положения фотоприемника соединен с входом блока индикации, а выход блока обработки сигналов фотоприемника соединен с входом привода фотоприемника. 2. Дальномер по п. 1, отличающийся тем, что блок обработки сигналов фотоприемника выполнен состоящим из дифференциального усилителя, сумматора, первого и второго полосовых фильтров и первого и второго синхронных детекторов, причем выходы элементов фотоприемника соединены с соответствующими входами сумматора и дифференциального усилителя, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго полосовых фильтров, выходами соединенных соответственно с первыми входами первого и второго синхронных детекторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора, выход первого синхронного детектора соединен с управляющими входами сумматора и дифференциального усилителя, а выход второго синхронного детектора соединен с входом привода перемещения фотоприемника. 3. Дальномер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в него дополнительно введено фокусирующее устройство, включающее съемочный объектив с приводом его перемещения и датчиком положения, и блок сравнения, причем выход блока сравнения соединен с входом привода перемещения съемочного объектива, выход датчика положения съемочного объектива соединен с первым входом блока сравнения, выход датчика положения фотоприемника соединен также с вторым входом блока сравнения. 4. Дальномер по любому из пп. 1 3, отличающийся тем, что блок индикации выполнен состоящим из последовательно соединенных делителя и индикатора, причем вход делителя соединен с выходом датчика положения фотоприемника. 5. Дальномер по п. 3, отличающийся тем, что блок сравнения выполнен в виде компаратора. 6. Дальномер, содержащий два объектива, вблизи фокальной плоскости одного из которых установлен излучатель, а вблизи фокальной плоскости второго установлен фотоприемник, выходы которого соединены с соответствующими входами блока обработки сигналов фотоприемника, а также генератор, выходом соединенный с излучателем и с управляющим входом блока обработки сигналов фотоприемника, отличающийся тем, что в него введены привод перемещения и датчик положения фотоприемника, блок индикации и выключатель, причем фотоприемник выполнен двухэлементным, выход датчика положения фотоприемника соединен с входом блока индикации, а выход блока обработки сигналов фотоприемника соединен с входом выключателя, выходом соединенного с входом привода фотоприемника. 7. Дальномер по п. 6, отличающийся тем, что блок обработки сигналов фотоприемника выполнен состоящим из дифференциального усилителя, сумматора, первого и второго полосовых фильтров, первого и второго синхронных детекторов, причем выходы элементов фотоприемника соединены с соответствующими входами сумматора и дифференциального усилителя, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго полосовых фильтров, выходами соединенных с первыми входами соответственно первого и второго синхронных детекторов, вторые входы которых соединены с выходом генератора, выход первого синхронного детектора соединен с управляющими входами сумматора и дифференциального усилителя, а выход второго синхронного детектора соединен с входом выключателя. 8. Дальномер по п. 6 или 7, отличающийся тем, что в него дополнительно введено фокусирующее устройство, включающее съемочный объектив с приводом его перемещения и датчиком положения, и блок сравнения, причем выход блока сравнения соединен с входом привода перемещения съемочного объектива, выход датчика положения съемочного объектива соединен с первым входом блока сравнения, выход датчика положения фотоприемника соединен с вторым входом блока сравнения. 9. Дальномер по любому из пп. 6 8, отличающийся тем, что в устройство введен ручной привод, связанный с приводом перемещения и датчиком положения фотоприемника. 10. Дальномер по любому из пп. 6 9, отличающийся тем, что блок индикации выполнен состоящим из последовательно соединенных делителя и индикатора, причем вход делителя соединен с выходом датчика положения фотоприемника. 11. Дальномер по любому из пп. 2 9, отличающийся тем, что блок сравнения выполнен в виде компаратора.