СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ФОКУСИРОВКИ Российский патент 1997 года по МПК G02B27/40 

Изобретение относится к оптико-электронным приборам, предназначенным для осуществления автоматической фокусировки объектива и может быть использовано в производстве кино- и видеофильмов.

Известна система автоматической фокусировки, содержащей дальномер и съемный объектив, связанный с приводом его перемещения. Выходной сигнал дальномера, характеризующий расстояние до объекта, при помощи привода управляет фокусировочным перемещением съемочного объектива. Данная система позволяет измерять расстояние и регистрировать объекты, расположенные только в центре кадра.

Наиболее близкой из известных к заявляемой является система автоматической фокусировки, содержащая дальномер, включающий по крайней мере один объектив и излучатель, и съемочный объектив, связанный с приводом его перемещения, причем выход дальномера соединен с входом привода перемещения съемочного объектива. В данной системе фокусировка съемочного объектива осуществляется также только по объекту, расположенному в центре кадра. Окончательная компоновка кадра производится после завершения операции фокусировки. Такая система фокусировки не может быть использована при непрерывном режиме регистрации, например в кинематографии.

Цель изобретения расширение функциональных и эксплуатационных возможностей системы автоматической фокусировки; обеспечение возможности осуществляется фокусировку объектива на объект, расположенный в любом месте кадра, что значительно повышает эксплуатационные и потребительские свойства системы автоматической фокусировки.

Технический результат достигается тем, что в систему автоматической фокусировки, содержащую дальномер, включающий по крайней мере один объектив и излучатель, и съемочный объектив, связанный с приводом его перемещения, причем выход дальномера соединен с входом привода перемещения съемочного объектива, дополнительно введены второй привод, связанный с оптической осью объектива излучающей ветви дальномера и оптической осью съемочного объектива, пульт управления, светоделитель, расположенный за съемочным объективом, фотоприемное устройство, блок формирования метки и телевизионный монитор, причем выход фотоприемного устройства соединен с первым входом блока формирования метки, выходом соединенного с входом телевизионного монитора, первый выход пульта управления соединен с входом второго привода, выходом соединенного с вторым входом блока формирования метки.

Для изменения поля зрения дальномера на экране монитора в систему дополнительно введен датчик фокусного расстояния съемочного объектива, выходом соединенный с третьим входом блока формирования метки.

Еще одно отличие состоит в том, что в систему дополнительно введен двухканальный привод, связанный с оптической осью объектива дальномера, причем второй выход пульта управления соединен с входом двухканального привода.

Еще одно отличие состоит в том, что в систему дополнительно введен двухканальный привод, связанный с оптической осью съемочного объектива, причем второй выход пульта управления соединен с входом двухканального привода.

Для обеспечения автоматической фокусировки движущихся объектов в систему дополнительно введена следящая система, содержащая объектив, блок определения смещения объекта относительно оптической оси следящей системы и двухканальный привод, причем первый вход блока определения смещения объекта относительно оптической оси следящей системы соединен с вторым выходом пульта управления, первый выход с входом пульта управления, а вторым выходом с входом двухканального привода, связанного с оптической осью объектива следящей системы, а оптическая ось объектива следящей системы и объектива дальномера жестко связаны.

Еще одно отличие состоит в том, что излучатель расположен в фокальной плоскости объектива излучающей ветки дальномера.

Еще одно отличие состоит в том, что дальномер выполнен в виде фазового дальномера.

Еще одно отличие состоит в том, что дальномер выполнен в виде оптического внутрибазного дальномера.

Еще одно отличие состоит в том, что фотоприемник устройства выполнен в виде передающей телевизионной трубки.

Еще одно отличие состоит в том, что фотоприемник устройства выполнен в виде многоэлементного фотоприемника.

Еще одно отличие состоит в том, что телевизионный монитор выполнен в виде электронно-лучевой трубки.

Еще одно отличие состоит в том, что телевизионный монитор выполнен в виде жидкокристаллического дисплея.

В дальнейшем описание поясняется примерами выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры. Приведенные примеры конструкции системы автоматической фокусировки не являются единственными и предполагают наличие других реализаций, особенности которых отражены в совокупности признаков формулы изобретения.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы автоматической фокусировки; на фиг. 2 блок-схема системы автоматической фокусировки с двухканальным приводом; на фиг. 3 блок-схема системы автоматической фокусировки с системой слежения.

Система автоматической фокусировки содержит дальномер 1 (фиг. 1), включающий объектив 2 и излучатель 3, съемочный объектив 4 с приводом его фокусировки 5 и датчиком его фокусного расстояния 6, светоделитель 7, фотоприемное устройство 8, блок 9 формирования метки, телевизионный монитор 10, пульт управления 11, второй привод 12. На фиг. 1 также обозначена плоскость регистрации изображения 13. Система автоматической фокусировки может также содержать двухканальный привод 14 (фиг. 2) или следящую систему 15 (фиг. 3), включающую объектив 16, блок 17 определения смещения объектива относительно оптической оси O₃O₃ следящей системы 15 и двухканальный привод 14.

Излучатель 3, излучающий модулированный световой поток, представляет собой, например светодиод, а в частности ИК-светодиод, управляемый от автономного генератора (не показан). Дальномер 1 предназначен для измерения расстояния до объекта и формирования сигнала, характеризующего это расстояние. Привод 5 предназначен для фокусировочного перемещения объекта 4, формирующего изображение объекта в плоскости регистрации 13, в которой может быть расположена мишень передающей ТВ трубки или кинопленка кинокамеры, и при помощи светоделителя 7 на светочувствительной поверхности фотоприемного устройства 8, в качестве которого может быть использована передающая телевизионная трубка или многоэлементный фотоприемник. Блок 9 формирования метки предназначен для подмешивания в видеосигнал сигналов, характеризующих положение оптической оси O₁O₁ объектива 2 дальномера 1 относительно оптической оси O₂O₂ съемочного объектива 4. Телевизионный монитор 10 предназначен для наблюдения за объектом и компановки кадра. Пульт управления 11 предназначен для относительного разворота оптических осей O₁O₁ и O₂O₂ при помощи привода 12.

Система автоматической фокусировки работает следующим образом.

Излучатель 3, расположенный, например, в фокальной плоскости объектива 2 излучающей ветви дальномера 1, излучает световой поток в направлении объекта, на поверхности которого объективом 2 излучающей ветви формируется световое пятно. В качестве дальномера может быть использован фазовый дальномер или оптический внутрибазный дальномер. Выходной сигнал дальномера 1 поступает на вход привода фокусировки 5, осуществляющего фокусировочное перемещение съемочного объектива 4 вдоль его оптической оси O₂O₂. После завершения фокусировки объективом 4 формируется резкое изображение объекта в плоскости регистрации 13 и на светочувствительной поверхности фотоприемного устройства 8, видеосигнал которого через блок 9 формирования метки попадает на вход телевизионного монитора 10, на экране которого оператором наблюдается изображение объекта. Оператор при помощи пульта 11 управляет приводом 12, осуществляющим разворот оптических осей O₁O₁ и O₂O₂ соответственно объектива 2 дальномера 1 и съемочного объектива 4 относительно друг друга. Выходной сигнал привода 12 поступает на вход блока 9 формирования метки и используется для "подмешивания" в видеосигнал. В результате на экране монитора наблюдается поле зрения дальномера 1, например, в виде рамки, перемещаемой по кадру от пульта управления 11. Таким образом оператор имеет возможность изменять положение изображения объекта, на который фокусируется съемочный объектив 4, в любом месте поля кадра.

Использование датчика 6 фокусного расстояния съемочного объектива 4 позволяет изменять размер поля зрения дальномера 1 на экране телевизионного монитора 10 в зависимости от величины фокусного расстояния объектива 4 таким образом, чтобы угловой размер поля зрения дальномера 1 на экране монитора 10 сохранялся постоянным.

Использование двухканального привода 14 (фиг. 2) позволяет при помощи пульта управления 11 направлять объектив 2 дальномера 1 на интересующий оператора объект.

Использование следящей системы 14 (фиг. 3), включающий объектив 16, блок 17 определения смещения объекта относительно ее оптической оси O₃O₃ и двухканальный привод 14, причем оптические оси O₁O₁ и O₃O₃ жестко связаны, позволяет не только осуществлять автоматическую фокусировку объектива, но и автоматическое слежение за объектом. Объектив 16 следящей системы предназначен для формирования светового пятна на светочувствительной поверхности позиционно-чувствительного фотоприемника (не показан) блока 17 определения смещения объекта относительно оптической оси O₃O₃ следящей системы 15. Блок 17 определения смещения объекта относительно оптической оси O₃O₃ предназначен для выработки сигналов рассогласования, пропорциональных величине смещения объекта относительно оптической оси O₃O₃ следящей системы по двум взаимноперпендикулярным координатам. Сигналы рассогласования поступают на двухканальный привод 14, осуществляющий совместный поворот оптических осей O₃O₃ и O₁O₁. Пульт управления 11 в этом случае может быть использован для предварительной наводки на объект.

Использование: для осуществления автоматической фокусировки объектива, в том числе в производстве кино- и видеофильмов. Сущность изобретения: система автоматической фокусировки, содержит дальномер, включающий по крайней мере один объектив и излучатель, и съемочный объектив, связанный с приводом его перемещения, вход которого соединен с выходом дальномера, второй привод, выполненный с возможностью относительного разворота оптических осей объектива излучающей ветви дальномера и съемочного объектива, пульт управления, светоделитель, расположенный за съемочным объектовом, фотоприемное устройство, блок формирования метки и телевизионный монитор. Для обеспечения автоматической фокусировки движущихся объектов может быть включена следящая система, содержащая объектив, двухканальный привод и блок определения смещения объекта относительно оптической оси следящей системы, а оптические оси объективов следящей системы и дальномера жестко связаны между собой. 11 з.п ф-лы, 3 ил.

1. Система автоматической фокусировки, содержащая дальномер, включающий по крайней мере один объектив и излучатель, и съемочный объектив, связанный с приводом его перемещения, вход которого соединен с выходом дальномера, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены второй привод, выполненный с возможностью относительного разворота оптических осей объектива излучающей ветви дальномера и съемочного объектива, пульт управления, светоделитель, расположенный за съемочным объективом, фотоприемное устройство, блок формирования метки и телевизионный монитор, причем выход фотоприемного устройства соединен с первым входом блока формирования метки, выходом соединенного с входом телевизионного монитора, первый выход пульта управления соединен с входом второго привода, выходом соединенного с вторым входом блока формирования метки. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен датчик фокусного расстояния съемочного объектива, выходом соединенный с третьим входом блока формирования метки. 3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен двухканальный привод, выполненный с возможностью поворота оптической оси объектива дальномера, причем второй выход пульта управления соединен с входом двухканального привода. 4. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введен двухканальный привод, выполненный с возможностью поворота оптической оси съемочного объектива, причем второй выход пульта управления соединен с входом двухканального привода. 5. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введена следящая система, содержащая объектив, двухканальный привод и блок определения смещения объекта относительно оптической оси следящей системы, первый вход которого соединен с вторым выходом пульта управления, первый выход с входом пульта управления, а второй выход с входом двухканального привода, выполненного с возможностью совместного поворота оптических осей объективов следящей системы и дальномера. 6. Система по любому из пп. 1 5, отличающаяся тем, что излучатель расположен в фокальной плоскости объектива излучающей ветви дальномера. 7. Система по любому из пп. 1 6, отличающаяся тем, что дальномер выполнен в виде фазового дальномера. 8. Система по любому из пп. 1 6, отличающаяся тем, что дальномер выполнен в виде оптического внутрибазового дальномера. 9. Система по любому из пп. 1 8, отличающаяся тем, что фотоприемное устройство выполнено в виде передающей телевизионной трубки. 10. Система по любому из пп. 1 8, отличающаяся тем, что фотоприемное устройство выполнено в виде многоэлементного фотоприемника. 11. Система по любому из пп. 1 10, отличающаяся тем, что телевизионный монитор выполнен в виде электронно-лучевой трубки. 12. Система по любому из пп. 1 10, отличающаяся тем, что телевизионный монитор выполнен в виде жидкокристаллического дисплея.