Устройство для автоматической фокусировки Советский патент 1975 года по МПК H04N5/26 H04N5/34 

1

Известны устройства для автоматической фокусировки, содержапи-ie оптическую систему, расположенный в ее фокальной плоскости и связанный с выходом генератора координаты модулятор, диафрагму и фотоприемник, выход которого соединен с нредварительмым усилителем, а также последовательно соединенные усилитель мощности и двигатель постоянного тока.

Целью изобретения является новышениё стабнль юсти фокусировки.

Для этого выход предварительного усилителя одновременно соединен с первым входом блока сравнения и со входом детектора амнлитуды видеосигнала, выход которого через первый умножитель подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого через второй умножитель и интегратор подсоединен ко входу усилителя мощности и к первому входу сумматора, при этом второй вход сумматора соединен со вторым выходом генератора координаты модулятора, а выход сумматора подключен ко второму входу второго умножителя и через блок аппроксимации ко второму входу первого умножителя.

На чертеже показана блок-схема нредлага°мого устройства.

Оно содержит оптическую систему 1, модулятор 2, диафрагму 3, фотонриемник 4, предварительный усилитель 5, блок сравнения 6,

детектор амплитуды 7, умножители 8 и 9, блок аппроксимации 10, механизм фокусировки 11 опти- еской системы, генератор координаты модулятора 12, интегратор 13, сумматор 14, двигатель постоянного тока 15 и усилитель мощности 16.

Модулятор 2, например плоско-нараллельная пластина, вводится в ход лучей нериодически но закону, заданному генератором координаты модулятора 12, и переносит изображение точного объекта или специально вводимого имитатора, построенное онтической системой 1 из плоскости А в плоскость Б. Неподвижная круглая диафрагма 3, расположенная в фокальной плоскости оптической системы 1, и фотонриемник 4 конструктивно могут быть объединены и представлять собой, например, телевизионную передаюн1ую трубку типа диссектор, которая используется в режиме автофокусировки оптической системы и в основном рабочем режиме телевизионной передающей камеры как передающая трубка. С выхода фотоприемника 4 видеосигнал через предварительный усилитель 5 постоянного тока поступает на первый вход блока сравнения 6. Последний осуществляет вычитание входных сигналов и может быть выполнен в виде сумматора постоянных напряжений, например, на суммнрующем операционном усилителе, входные сигналы на который подаются в противоположной полярности. На второй вход блока сравнения 6 подается сигнал, являющийся аппроксимацией реального видеосигнала. Блок аппроксимации 10 видеосигнала представляет собой нелинейный функциональный преобразователь, выполненный, например, на диодных элементах. На вход этого блока подается сигнал с выхода генератора координаты модулятора 12, сдвинутый по фазе в сумматоре 14, пропорционально величине расфокусировки оптической системы сигналом с выхода интегратора 13.

Генератор координаты модулятора представляет собой электромеханическую колебательную систему, выполненную, например, на основе синхронного электродвигателя и имеющую два выхода: первый - механический, для привода модулятора (плоско-параллельной пластины), второй (синхронно-синфазный с ним) - электрический, генерирующий сигнал, пропорциональный координате модулятора.

Блок аппроксимации 10 видеосигнала формирует единичную, аппроксимирующую функцию, воспроизводящую зависимость яркости точечного онтического сигнала от величины расфокусировки оптической системы 1. Аппроксимация реального сигнала вырабатывается на выходе умножителя 8 в виде произведения яркости оптического сигнала, полученного с выхода детектора амплитуды 7 видеосигнала и единичной аппроксимирующей функции.

Умножители 8 и 9 осуществляют перемножение входных постоянных напряжений и могут быть выполнены, например, на базе диодных элементов с параболической характеристикой. Аппроксимация реального видеосигнала с выхода умножителя 8 и реальный видеосигнал с выхода предварительного усилителя 5 сравниваются в блоке сравнения 6. Сигнал разности с выхода последнего поступает на вход умножителя 9, который через интегратор 13 и сумматор 14 включен в контур отрицательной обратной связи по измеряемому параметру - величине расфокусировки оптической системы. Интегратор 13 и сумматор 14 могут быть выполнены, например, на базе интегрирующего и суммирующего усилителей постоянного тока. Равновесие в описываемой схеме достигается в том случае, когда сигнал на входе интегратора 13 равен нулю, т. е. равен нулю сигнал разности с выхода блока сравнения 6. Это, в свою очередь, достигается лишь при совпадении по фазе реального и аппроксимирующего сигналов, так как их остальные параметры, форма и амплитуда равны. Это обеспечивается выбором вида нормированной аппроксимирующей функции и

умножением ее на текущее значение яркости оптического сигнала. На выходе интегратора 13 наканливается напряжение, величина которого пропорциональна величине расфокусировки, а знак указывает направление расфокусировки. Это напряжение подается на усилитель мощности 16, управляющий исполнительным двигателем постоянного тока 15, который вращает механизм фокусировки 11 до

тех пор, пока диафрагма 3 не оказывается посредине между плоскостями А и Б изображений. На этом режим автофокусировки заканчивается. Предлагаемое устройство нечувствительно к

нестабильности частоты модуляции и инвариантно к виду закона модуляции.

Это достигается тем, что в схеме устройства отсутствуют избирательные элементы типа узконолосных усилителей, а сигнал генератора координаты модулятора 12 является входным как для модулятора 2, так и для измерительной схемы. При этом обработка входного сигнала ведется па постоянном токе, что обеспечивает практически полное использование

его мощности.

В случае применения описываемого устройства для телевизионной передающей камеры на диссекторе, работающей по точечпым источникам света, не требуется специальный

фотонриемник со сканирующей апертурой. В этом случае диссектор используется и в режиме автофокусировки, и в рабочем режиме как передающая телевизионная трубка.

Предмет изобретения

Устройство для автоматической фокусировки, содержащее оптическую систему, расположенный в ее фокальной плоскости и связанный с выходом генератора координаты модулятор, диафрагму и фотонриемник, выход которого соединен с предварительным усилителем,, а также последовательно соединенные усилитель мощности и двигатель постоянного

тока, вращающий механизм фокусировки, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности фокусировки, выход предварительного усилителя одновременно соединен с первым входом блока сравнения и со входом

детектора амплитуды видеосигнала, выход которого через первый умножитель нодключен ко второму входу блока сравнения, выход которого через второй умножитель и интегратор подсоединен ко входу усилителя мощности и

к первому входу сумматора, при этом второй вход сумматора соединен со вторым выходом генератора координаты модулятора, а выход сумматора подключен ко второму входу второго умножителя и через блок аппроксимации ко второму входу первого умножителя.