Двухступенчатая система автоматической фокусировки объектива Советский патент 1993 года по МПК G03B3/00 G02B27/40 

Изобретение относится к фототехнике, а именно к устройствам автоматической фокусировки фотоаппаратов.

Известны системы автоматической фокусировки, в которых световой поток, прошедший объектив, разделяется на две части, и каждая часть направляется на свой фотоприемник. Электрические сигналы фо- трп ШМЙиУбвЧсравниваются между собой. В зависимости ᥠрезультата сравнения вырабатывается управляющий сигнал, который поступает на привод, а тот приводит объектив в такое положение, при котором дефокусировка фотоаппарата отсутствует. При этом сигналы фотоприемников равны.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является оптическое фокусирующее устройство, содержащее объектив, разделительную призму, первый и второй фотоприемники, средство, вырабатывающее сигнал сравнения величины сигналов фотоприемников, и устройство для регулировки фокусного расстояния оптической системы. Недостатками этого устройства являются малый диапазон устраняемых дефокусировок и малая точность фокусировки, так как используется од- йа ступень фокусировки.

Цель изобретения - повышение точности фокусировки и расширение диапазона устраняемых дефокусировок.

Поставленная цель достигается тем, что в двухступенчатую систему автоматической фокусировки объектива, содержащую светоделитель, а также первый и второй фотоприемники, установленные в образованных светоделителем оптических каналах со смещением относительно фокальной плоскости объектива в противоположных направлениях на одинаковую величину, последовательно соединенные устройство сравнения сигналов фотоприемников, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго фотоприемников, формирователь управляющего сигнала и привод объектива, введены фокусирующая линза, а также второй канал регу- лирования фокусировки объектива, включающий последовательно соединенные анализатор уровня сигнала сравнения, вход которого соединен с выходом устройства сравнения сигналов фотоприемников, формирователь управляющего сигнала и привод фокусирующей линзы, причем фоку-, сирующая линза установлена с возможностью перемещения вдоль оптической оси объектива перед светоделителем.

Положительный эффект заключается в том, что система позволяет обрабатывать больший диапазон дефокусировок с большей точностью, Кроме того, благодаря введенному второму каналу, увеличивается динамическая точность системы фокусировки. На систему фокусировки действуют различные возмущения (изменение температуры и давления окружающей среды, а также расстояния до фотографируемого объекта). Второй канал управления перемещает фокусирующую линзу, которая являет0 ся менее инерционным элементом, чем объектив. В результате система фокусировки способна отрабатывать больший частотный спектр действующих возмущений, что расширяет эксплуатационные возможности

5 фотоаппарата.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемой системы автоматической фокусировки.

Система состоит из объектива 1, свето0 делителя 2, расположенного за объективом на оптической оси перед фокальной плоскостью объектива, первого фотоприемника 3, на который падает первая часть светового потока от светоделителя, второго фотопри5 емника 4, на который падает вторая часть светового потока от светоделителя, устройство сравнения 5, формирователя управляющего сигнала первого канала 6, привода 7, механически связанного с объективом 1,

0 анализатора уровня сигнала 8, электрически связанного с устройством сравнения 5, формирователя управляющего сигнала второго канала 9, электрически связанного с анализатором уровня сигнала 8, привода

5 фокусирующей линзы 10, электрически связанного с формирователем управляющего сигнала второго канала 9, фокусирующей линзы 11, расположённой на оптической оси объектива, имеющей возможность пере0 мещаться вдоль этой оси и механически связанной с приводом 10,

Работа предлагаемой системы происходит так.

Световой поток от объектива 1 попадает

5 на светоделитель 2, который делит его на две части. Первая часть светового потока попадает на первый фотоприемник 3, вторая - на второй фотоприемник 4. В зависимости от величины падающего светового

0 потока каждый фотоприемник вырабатывает электрический сигнал определенной величины. В этом случае фотоприемники размещают так, чтобы из светочувствительные площадки располагались на одинако5 вом расстоянии от расчетного положения фокальной плоскости объектива, но по разные от нее стороны.

Пусть в начальный момент времени дефокусировка объектива отсутствует Л f - О, т.е. фокальная плоскость объектива совпадает с ее расчетным положением. Наибольшую освещенность объектив дает в своей фокальной плоскости; при удалении от нее появляется размытость изображения, и освещенность падает. Так как фото- приемники расположены на одинаковом расстоянии от фокальной плоскости, то они освещены одинаково и дают равные сигналы Ui U2, В этом случае разностный сигнал Д U Ui U2 0. Пусть за счет каких-то причин (изменения температуры или давления окружающей среды или изменения рас- стояния до объектива) появилась дефокусировка объектива {Af ). В этом случае ei (фиг. 2), фотоприемники освещены по разному и дают разные сигналы Ui . Если эти сигналы направить на сравнивающее устройство 5, то на его выходе появится разностный сигнал A U Ui - IteVO. Таким образом Д U 0 при A f 0 и U 0 при Д f 0.

Подбором параметров системы можно добиться, что в некоторой зоне Af величина A U будет пропорциональна величине A f, т.е. A U k A f, где k - коэффициент пропорциональности.

Итак электрические сигналы фотоприемников 3 и 4 поступают на устройство сравнения 5, которое сравнивает эти сигналы и в зависимости от результатов сравне- ния вырабатывает электрический сигнал, характеризующий дефокусировку системы. Этот сигнал поступает в два канала управления. В зависимости от величины электрического сигнала устройства сравнения 5 формирователь б вырабатывает определенной величины управляющий сигнал и подает его на привод 7, который перемещает

объектив 1 на определенную величину, грубо устраняя дефокусировку оптической системы фотоаппарата. Причем, если сигнал первого фотоприемника больше сигнала второго фотопрйемника, то движение объектива происходит в одну сторону, если меньше - в другую. Второй канал управления является более точным. Он работает только начиная с дефокусировки, не превышающий наперед заданную величину, что обеспечивается настройкой канала. Когда уровень сигнала устройства сравнения 5 станет малым, срабатывает анализатор 8 уровня сигнала и включает в работу второй канал управления. С этого момента времени оба канала (первый и второй) работают одновременно. Электрический сигнал от устройства сравнения 5 через анализатор уровня сигнала 8 поступает на формирователь 9 управляющего сигнала второго канала, который вырабатывает определенной величины управляющий сигнал и подает его на привод 10, перемещающий фокусирующую линзу 11с целью более точного устранения дефокусировки. Таким образом, предлагаемое устройство обладает по сравнению с прототипом большей точностью и более широким диапазоном отрабатываемых дефокусировок и позволяет при его ис- пользовании создать фотоаппараты с более высоким качеством изображения. Применение предлагаемой системы особенно целесообразно в случае использования вариобъективов. В этом случае первый канал может менять фокусное расстояние объектива, а второй - обеспечивать точную фокусировку оптической системы азрофото- аппарата.

Использование: в фототехнике. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит объектив 1, светоделитель 2, два фотоприемника 3, 4, устройство сравнения сигналов фотоприемников 5, формирователь управляющего сигнала 6, привод объектива 7, анализатор уровня сигнала сравнивающего устройства 8, второй формирователь управляющего сигнала 9, привод фокусирующей линзы 10, фокусирующую линзу 11. Световой поток от объектива попадает на светоделитель, который разделяет его на две части. Каждая часть светового потока попадает на свой фотоприемник, который вырабатывает электрический сигнал и подает его на устройство сравнения. В зависимости от результата сравнения формируется управляющий сигнал, который подается на привод объектива, а тот перемещает объектив, грубо отрабатывая дефокусировку оптической системы. Электрический сигнал от устройства сравнения поступает также на анализатор уровня сигнала, а затем - на формирователь управляющего сигнала второго канала. Этот управляющий сигнал поступает на привод, перемещающий фокусирующую линзу для более точной отработки дефокусировок оптической системы. 1 ил.