Способ визуальной фокусировки объектива и устройство для его реализации Советский патент 1985 года по МПК G02B7/11 

Изобрегенне относится к оптическому приборостроеиию и может быть применено для фокусировки на объект съемки высокоразрешающих объективов фотоаппаратов различного назначения Челескопов, коллиматоров и других оптических приборов. . Устройство предназначено для Kotf пенсации расфокусировки объектива, обусловленной изменением дальности до объекта съемки, оптических параметров объектива при изменении термо барических характеристик окружающей среды, геометрических размеров объек тива, его заменой или изменением раз меров прибора в целом,, а также оптических характеристик иллюминатора, оптического люка, отклоняющих зеркал и других оптических элементов, входя щих в схему оптического прибора. Известны различные устройства, называемые видерискателями или дальномерами, используемые для фокусировки объективов любительских камер Эти устройства позволяют производить фокусировку объектива на объект съемки, но обладают точностью фокусировки :if -«-0, 1 + 0,3 мм, достаточной для оптических приборов с низким качеством изображения (R 10 20-4). м«л Такие устройства не могут быть применены для фокусировки высокоразрешакщих оптических систем с дифракционным разрешением, точность фокусировки которых должна быть выше глубины резкости ( 0,02 0,05 мм при относительном отверстии В 10 / Известны устройства визуальной фокусировки, обеспечивающее форспров ку высокораэрешакяцего объектива с точностью, превышающей глубину резкости l. Эти устройства работают в режиме автоколлимации по внутреннему эталон и собственному тест-объективу, что является их недостатком. Кроме того они работают малой частью зрачка и на пространственных частотах, существенно ниже рабочих. Известны способ и устройство наводки, работающие в режиме фокуси ровки на объект и просты в исполнеНИИ. Способ заключается в последовательном предъявлении оператору рас-фокусированных по обе стороны плоскости наилучшей установки изображений. При этом о точности фокусировки судят по резкости изображения на матовой поверхности стеклянной пластинки. Реализующее известный способ устройство состоит из фокусируемого объектива, матового стекла, окуляра и исполнительного механизма, устраняющего дефокусировку C2J. Однако при известном способе фокусировки оператор рассматривает в плоскости наилучшего изображения, где крутизна функции изменения контраста от величины расфокусировки мала, а значит мала и точность фокусировки (4f ± 0,15 мм) «.Кроме того, устройство имеет большое светорассеяние, что исключает возможность работы его при малых освещенностях, и в нем практически невозможна наводка на движущиеся изображения, так как оператор не успевает рассмотреть качество изображения и найти лучшее. Цель изобретения - повьш1ение точности фокусировки высокоразрешающего объектива при работе по объекту, съемки в том числе по движущемуся и малоконтрастному, а также работа устройства полным зрачком объектива и на рабочих пространственных частотах. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу визуальной, фокусировки объектива на объект съемки, расфокусировку изображения относительно плоскости наилучшей установки производят симметрично, расфокусированные изображения на- блюдают последовательно одно за другим с частотой 8 Гц, а фокусировку заканчивают при отсутствии изменения яркости наблюдаемых изображений. В устройстве для визуальной фокусировки объектива, содержащим механизм перефокусировки и окуляр с сеткой, перед сеткой окуляра введен обтюратор, выполненный в виде диска с равными секторами, имеющими разный показатель пре1юмления, причем ось вращения обтюратора смещена относительно оптической оси объектива. Таким образом, используется глубинное сканирование, усиленное непользованием эффекта повышения чувствительности глаза при периодическом световом раздражении. Преимущество использования метод глубинного сканиропания состоит в том, что прп предлагаемом способе фокусировки не анализируется изображение объекта в плоскости наилучшего изображения, где точность визуальной фокусировки, определяемая в основном крутизной функции изменения контраста, мала. Рабочей плоскостью являетс плоскость, где эта крутизна наибольшая и точность наводки на резкость макже максимальна. Чувствительность метода повышаетс вдвое, если анализируются два изображения, расположенные до.и после Плоскости наилучшего изображения. . Преимущество используемого эффекта состоит в том, что если глазу поочередно предъявлять расфокусированные изображения с некоторой частотой, наблюдателю не нужно рассмат- ривать детали изображения для оценки происходяшгх полупериодных изменений характеристик изображений, разность контрастов (резкость) последовательных изображений представляется ему в виде биений яркости (мерцаний) исчезающих, если оба изображения становятся одинаково расфокусированными. Этот эффект, наряду с повышением точности фокусировки, дает возможность работы с быстродвижущимся изображением. Наилучшим образом указанный эффект используется при частоте предъявления изображений глазу около 8 Гц. Ца фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - крути на функции изменения контрас-та изображения; на фиг.З - график зависимости величины точности фокусировки от частоты вращенияобтюратора; на фиг.4 - то же, при значениях контраста ,. Перпендикулярно оптической оси вблизи плоскости наилучшего изображе ния объектива 1 установлен оптический обтюратор 2. Он может быть выполнен в виде диска с прозрачным например застекленным, и воздушным секторами, ось вращения которого смещена относительно оптической оси объектива. Положение плоскостей наилучшего изображения без стекла, со стеклом и плоскость визирования окуляра обозначены соответственно позициями 3-5. В фокальной плоскости окуляра 6 глаз 7 оператора рассматривает изображение сетки окуляра 8. Объектив образует изображение фотографируемого объекта. Юстировка систем такова, что плоскость визирования окуляра смещена относительно плоскости наилучшего изображения объектива па величину f , вычисляемую по выражению --1-1- } Н D где относительное отверстие объектива; W - рабочая частота объекта, ЛИН/мм. При вращении обтюратора, если рабочее поле зрения объектива перекрывает воздушный сектор, плоскость наилучшего изображения объектива сохраняется в исходном положении . Еслирабочее поле перекрывает застекленный сектор, плоскость наилучшего изображения объектива смещается пропорционально толщине стекла и его показателю преломления Таким образом, в плоскости визирования поочередно строятся симметрично расфокусированные изображения одного и тоже объекта. Если по каким-либо причинам плоскость наилучшего изображения объектива смещается относительно первоначального положения, симметричность расфокусировки нарушается. При этом в одном положении обтюратора изображение будет более резким и контрастным, в другом - менее резким и констраст- ным. Для компенсации расфокусировки используется исполнительный механизм, имеющий расстояние между объективом и плоскостью приемника по команде оператора. На фиг.2 наглядно демонстрируется преимущество глубинного сканирования, при котором плоскость анализа характеризуется максимальной крутизной функции изменения контраста изображения. Пpeдлaгae ыe способ и устройство визуальной фокусировки объекти- ва надежно работают в широком интервале контрастов изображений (,3), чувствительность наводки практически не зависит от рабочей длины волны и сохраняется в широком диапазоне освещенностей.

П/ оскость наилучшего азо ра/кениА

плоское/ль анализа

Г

fonm fM

Величина расфокусировки (Риг. Z

1. Способ визуальной фокусировки объектива на объект съемки, при котором последовательно оценивают изображения объекта, расфокусированные по обе стороны плоскости наи.пучшей установки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фокусировки, расфокусировку изображения относительно плоскости наилучшей установки производят симметрично, расфокусированные изображения наблюдают последовательно одно за другим с частотой 8 Гц, а фокусировку заканчивают при отсутствии изменения яркости наблюдаемых изображений. 2. Устройство для визуальной фокусировки объектива, содержащее механизм перефокусировки и окуляр с сеткой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности фокусировки, перед сеткой окуляра введен обтюратор, выполненный в виде диска с равныья секторами, имеющими разный показатель прелом 3 ления, причем ось вращешК обтклра- % тора смещена относительно оптической оси объектива.

fcp(MM) I f « 9,0 I в,оз 0,02 Частота, Фи. 3 W 12 вращения обтюратора

0,94

4

о.вл

ц

I о.ог.

I

I 0.0

I

I- 9.3 2--. К 1.0

8to12

Vaciiioma (ращения овтюратерл

ФигЛ