Устройство автоматической фокусировки микрообъектива Советский патент 1976 года по МПК G03B3/02 

Изобретение относится к области оптикоэлектронного приборостроения, в частности к фотоэлектрическим устройствам для автоматической фокусировки объективов.

Известно устройство автоматической фокусировки на объект съемки с одной модулирующей решеткой в фокальной плоскости объектива, фотоприемником, установленным за ней, и системой обработки полученных сигналов сканирования.

Модулированный световой поток преобразуется системой обработки в переменный ток, максимальная амплитуда которого соответствует совмещению плоскости наилучшего изображения объектива с плоскостью модулируюпдей решетки.

Однако такое устройство не чувствительно к знаку рассогласования, предопределяющему направление расфокусировки.

Известно также устройство, в котором размещены две модулирующие рещетки в плоскости ближе фокальной и в зафокальной. Эти рещетки поочередно сканируются. Сигналы с первой и второй решеток равны, когда плоскость наилучщего изображения располагается посередине между плоскостями решеток. При смещении плоскости наилучшего изображения в любую сторону ВДОЛЬ оптической оси возникает сигнал, воздействующий на исполнительный привод перемещения объектива. Знак рассогласования определяется при помощи фазоинвертной схемы.

Наличие двух модулирующих решеток и их взаимно-относительное размещение определяют сложность растровой системы как в отношении ее изготовления в случае фокусировки микрообъективов с малой глубиной резкости и малым линейным полем зрения, так и точности установки.

Цель изобретения - определение направления расфокусировки - знака рассогласования при одновременном упрощении растровой системы.

Для этого в предлагаемом устройстве модулирующий элемент выполнен в виде рещетки, аналогичной выбранной в качестве тест-объекта растровой решетке, установленной в фокальной плоскости объектива, и размещен в плоскости, соответствующей нулевому контрасту изображения /г-й пространственной частоты тест-объекта при фокусированном положении объектива.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства автоматической фокусировки микрообъектива; на ф11Г. 2 а, б, в, представлены диаграммы сигналов, поясняющие принцип действия устройства.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) включает осветитель с конденсатором 1, растр 2, светоделительный кубик 3, модулирующую решетку 4, зеркало 5, микрообъектив б, отражающий элемент 7, фотоприемник 8, усилитель 9, фазочувствительный детектор 10, исполнительный механизм 11 и модулятор 12.

Растр 2 в виде лространственной решетки установлен в плоскости, сопряженной с плоскостью А предмета (фиг. 1), и освещается осветителем 1. С помощью светоделительного кубика 3, зеркала 5, фокусируемого микрообъектива 6 строится изображение растра в плоскости наведения на отражающем элементе 7. Отраженные от плоскости наведения лучи строят автоколлимационное изображение растра 2 в плоскости А , сопряженной с плоскостью Л предмета.

Модулирующая рещетка 4 размещена в плоскости нулевого контраста на расстоянии А от плоскости А , которое может быть определено по формуле

д а-3.83

/л -,

тСа

где а - половина периода рещетки; А - полуапертура объектива.

Рещетка 4 механически связана с модулятором 12, например, магнитоэлектрического типа с обмоткой для опорного сигнала. Выход фотоприемника соединен с усилителем 9. Фазовый детектор 10 сравнивает сигнал с выхода усилителя 9 с опорным сигналом от модулятора. Выход фазового детектора соединен с исполнительным механизмом 11, который перемещает микрообъектив 6.

На расстоянии А от плоскости А автоколлимационного изображения растра 2 контраст изображения равен нулю, т. е. изображение в виде равномерного фона. При колебаниях решетки в направлении, перпендикулярном щтрихам растра, световые потоки, прощедщие на фотоприемник за первый и второй полунериоды, равны на выходе фотоприемника и соответственно на выходе исполнительного элемента переменный сигнал равен нулю (фиг. 2, а).

При расфокусировках на величину ±Sx контраст изображения растра в плоскости модулирующей рещетки не равен нулю, и световые потоки, проходящие через модулирующую рещетку, не равны, вызывая переменный сигнал, сравниваемый с опорным (фиг. 2, б, в).

При расфокусировках на величину +бж или -6,1; в изображении, смещающемся относительно плоскости нулевого контраста, темные и светлые щтрихи меняются местами за счет физического явления обращения контраста. Из сравнения сигналов (фиг. 26, в) видно, что фаза сигнала по отнощению к опорному

при дефокусировках ±бх скачком меняется на я, и полярность управляющего сигнала меняется на противоположную в зависимости от направления расфокусировки. Таким образом, при расфокусировках микрообъектива 6 появляется сигнал, величина которого определяется глубиной, а знак - направлением дефокусировки. Предлагаемая схема устройства, т редусматр:ивающая одну модулирующую рещетку, определяет упрощенную растровую систему.

ФОрмула изобретения

Устройство автоматической фокусировки микрообъектива, содержащее тест-объект, например растровую рещетку, установленную в фокальной плоскости объектива, фотоприемник, размещенный за сканирующим элементом, и систему обработки полученных сигналов сканирования, отличающееся тем, что, с целью определения направления расфокусировки- знака рассогласования при одновременном упрощении растровой системы, модулирующий элемент выполнен в виде рещетки, аналогичной тест-объекту, и размещен в плоскости, соответствующей нулевому контрасту изображения k-й пространственной частоты тест-объекта при фокусированном положении объектива.

44

а

5)

8)