RU1789963C - Device for lens automatic focusing - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптоэлектро- нике. Сущность изобретени : устройство содержит 1. сканирующий фотоприемник (3), 1 избирательный усилитель (4). 1 электропривод объектива (2). два блока выбора максимума сигнала (5, 10). 1 блок выбора минимума сигнала (6). 1 интегратор (7). 1 блок определени  разности (в), 1 делитель (9), 1 запоминающее устройство (11), 1 регистр (12), 1 блок управлени  (13), 1 усилитель мощности (14), 1 датчик перемещени  (15). 3-4-6-8-9-10-11-12-13-14-2. 2-15-11, 15-13, 4-5-8, 4-7-9, 13-10, 13-12, 13-6, 13-5. 1 и .The invention relates to optoelectronics. SUMMARY OF THE INVENTION: the device comprises 1. a scanning photodetector (3), 1 selective amplifier (4). 1 lens electric drive (2). two blocks for selecting the maximum signal (5, 10). 1 block for selecting the minimum signal (6). 1 integrator (7). 1 difference detection unit (c), 1 divider (9), 1 storage device (11), 1 register (12), 1 control unit (13), 1 power amplifier (14), 1 displacement sensor (15). 3-4-6-8-9-10-11-12-13-14-14-2. 2-15-11, 15-13, 4-5-8, 4-7-9, 13-10, 13-12, 13-6, 13-5. 1 and.

Description

Изобретение относитс  к оптоэлектро- нике и может быть использовано в устройствах технического зрени  роботов.The invention relates to optoelectronics and can be used in robotic vision devices.

Известно устройство автоматической фокусировки, содержащее осветитель с матовой пластиной, тест-обьект, установленный в плоскости предметов, фокусируемый объектив, сканирующий фотоприемник, установленный в плоскости изображени  объектива, и электронную схему выделени  сигнала, включающую последовательно соединенные избирательный усилитель, синхронный детектор и след щий привод, кинематически св занный с фокусируемым объективом. Недостатком устройства  вл етс  сложность процесса фокусировки при слежении за контрастным объектом, перемещающимс  в направлении, параллельном оптической оси объектива.A device for automatic focusing is known, which contains a lighter with a matte plate, a test object mounted in the plane of objects, a focusable lens, a scanning photodetector installed in the plane of the image of the lens, and an electronic signal extraction circuit including a series-connected selective amplifier, synchronous detector, and a tracking drive kinematically associated with a focusable lens. A disadvantage of the device is the complexity of the focusing process when tracking a contrast object moving in a direction parallel to the optical axis of the lens.

Наиболее близким к предлагаемому устройству  вл етс  устройство автоматической фокусировки по а.с. 851315, содержащее осветитель с матовой пластиной,Closest to the proposed device is a device for automatic focusing by a.s. 851315, comprising a matte plate illuminator,

тест-объект, установленный в плоскости предметов, фокусируемый объектив, сканирующий фотолриемник, установленный в плоскости изображени  объектива, и электронную систему выделени  сигнала, содержащую последовательно соединенные избирательный усилитель, синхронный детектор и след щий привод, кинематически св занный с фокусируемым объективом, а также пороговое устройство с заданным уровнем срабатывани , коммутатор и источник опорного напр жени , причем выход порогового устройства и один из входов коммутатора соединены с выходом синхронного детектора, выход порогового устройства через коммутатор соединен с управл ющим входом усилител  мощности, выход которого соединен с входом след щего привода, а источник опорного напр жени  соединен со вторым входом коммутирующего устройства. Недостатком устройства  вл етс  сложность процесса фокусировки при слежении за контрастнымa test object mounted in the plane of objects, a focusable lens, a scanning photodetector mounted in the plane of the image of the lens, and an electronic signal extraction system containing a series-connected selective amplifier, a synchronous detector and a tracking drive kinematically connected to the focused lens, as well as a threshold a device with a given trigger level, a switch and a reference voltage source, the output of the threshold device and one of the inputs of the switch being connected to the output Synchro detector, the output of the threshold device through a switch coupled to the control input of the power amplifier, whose output is connected to the input of the servo drive, and a reference voltage source coupled to the second input of the switching device. The disadvantage of this device is the complexity of the focusing process when tracking contrast

VI 00 Ю О ON СОVI 00 S O ON ON

объектом, перемещающимс  в направлении , параллельном оптической оси объектива .an object moving in a direction parallel to the optical axis of the lens.

Цель изобретени  -упрощение процесса фокусировки объектива при слежении за контрастным объектом, перемещающимс  в направлении параллельном оптической оси объффша, ...The purpose of the invention is to simplify the process of focusing the lens when tracking a contrast object moving in a direction parallel to the optical axis of the lens, ...

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  автоматической фокусиров- ки объектива содержит последовательно соединенные сканирующий фотоприемник, оптически соединенный с фокусируемым объективом, и избирательный усилитель, а также электропривод объектива, кроме того первый блок выбора максимума сигнала, блок выбора минимума сигнала и интегратор , входы которых объединены и соединены с выходом избирательного усилител , а также последовательно соединенные блок определени  разности, делитель, второй блок выбора максимума сигнала, последовательно соединенные запоминающее устройство , регистр, блок управлени  и усилитель мощности, выход которого соеди- нен с электроприводом объектива, снабженным датчиком перемещени , выход которого соединен с информационным входом запоминающего устройства и со вторым входом блока управлени , третий вход которого соединен с первым выходом второго блока выбора максимума сигнала, второй выход которого соединен с управл ющим входом запоминающего устройства, второй выход блока управлени  соединен со входами обнулени  первого блока выбора максимума сигнала и блока выбора минимума сигнала, со вторым входом второго блока выбора максимума сигнала и с управл ющим входом регистра, а выход интегратора соединен со вторым входом делител . Кроме того, в блоке управлени  последовательно соединены схема сравнени  и сумматор, а также последовательно соединены управл емый генератор синусоидального напр - жени  и формирователь импульсов, причем выход генератора синусоидального напр жени  дополнительно соединен со вторым входом сумматора, первый и второй входы схемы сравнени   вл ютс , соответствен- но, первым и вторым входами блока управлени , вход управл емого генератора синусоидального напр жени   вл етс  третьим входом блока управлени , а выходы сумматора и формировател  импульсов  в- л ютс , соответственно, первым и вторым выходами блока управлени . Именно преобразование сигналов, формирующих растр изображени  с целью получени  сигнала контрастности и колебательное изменениеThis goal is achieved in that the device for automatic focusing of the lens comprises a series-connected scanning photodetector optically connected to the focusing lens, and a selective amplifier, as well as an electric drive of the lens, in addition, a first signal maximum selection unit, a signal minimum selection unit and an integrator, inputs which are combined and connected to the output of the selective amplifier, as well as series-connected difference determining unit, divider, the second unit for selecting the maximum signal of a serial input memory device, a register, a control unit and a power amplifier, the output of which is connected to a lens electric motor equipped with a displacement sensor, the output of which is connected to the information input of the storage device and to the second input of the control unit, the third input of which is connected to the first output the second block of the selection of the maximum signal, the second output of which is connected to the control input of the storage device, the second output of the control unit is connected to the inputs of zeroing the first th block select signal maximum and minimum signal selection unit, the second input of the second maximum selection unit, and a signal to the control input of the register and the output of the integrator is connected to the second input of the divider. In addition, in the control unit, the comparison circuit and the adder are connected in series, and the controlled sine wave generator and pulse generator are connected in series, the output of the sine voltage generator being additionally connected to the second input of the adder, the first and second inputs of the comparison circuit are. Accordingly, the first and second inputs of the control unit, the input of the controlled sinusoidal voltage generator is the third input of the control unit, and the outputs of the adder and pulse bodies are respectively the first and second outputs of the control unit. It is the conversion of signals that form the image raster in order to obtain a contrast signal and oscillatory

фокусного рассто ни  объектива позвол ет упростить автоматическую фокусировку объектива при перемещающихс  объектах,the focal length of the lens allows you to simplify the automatic focusing of the lens when moving objects,

На чертеже изображена блок-схема устройства дл  автоматической фокусировки объектива.The drawing shows a block diagram of a device for automatically focusing the lens.

Устройство дл  автоматической фокусировки объектива 1 содержит последовательно соединенные сканирующий фотоприемник 3, оптически соединенный с фокусируемым объективом 1, и избирательный усилитель 4, а также электропривод 2 объектива, кроме того, первый блок 5 выбора максимума сигнала, блок 6 выбора минимума сигнала и интегратор 7, входы которых объединены и соединены с выходом избирательного усилител  4, а также последовательно соединенные блок 8 определени  разности, делитель 9, второй блок 10 выбора максимума сигнала, последовательно соединенные запоминающее устройство 11, регистр 12, блок управлени  13 и усилитель мощности 14, выход которого соединен с электроприводом 2 объектива, снабженным датчиком перемещени  15, выход которого соединен с информационным входом запоминающего устройства 11 и с вторым входом блока управлени  13, третий вход которого соединен с первым выходом второго блока 10 выбора максимума сигнала, второй выход которого соединен с управл ющим входом запоминающего устройства 11, второй выход блока управлени  13 соединен с входами обнулени  первого блока 5 выбора максимума сигнала и блока 6 выбора минимума сигнала, с вторым входом второго блока 10 выбора максимума сигнала с управл ющим входом регистра 12, а выход интегратора 7 соединен с вторым входом, делител  9. В блоке управлени  13 последовательно соединены схема сравнени  13-2 и сумматор 13-3, а также последовательно соединены управл емый генератор 13-1 синусоидального напр жени  и формирователь импульсов 13-4, причем выход генератора 13-1 синусоидального напр жени  дополнительно соединен с вторым входом сумматора 13-3, первый и второй входы схемы сравнени  13-2,  вл ютс , соответственно, первым и вторым входами блока управлени  13, вход управл емого генератора 13-1 синусоидального напр жени   вл етс  третьим входом блока управлени , а выходы сумматора 13-3 и формировател  импульсов 13-4  вл ютс , соответственно, первым и вторым выходами блока управлени  13.The device for automatic focusing of the lens 1 comprises a series-connected scanning photodetector 3, optically connected to the focused lens 1, and a selective amplifier 4, as well as an electric drive 2 of the lens, in addition, a first signal maximum selection unit 5, a signal minimum selection unit 6, and an integrator 7, the inputs of which are combined and connected to the output of the selective amplifier 4, as well as the series-connected difference determination unit 8, the divider 9, the second signal maximum selection unit 10, in series with a single storage device 11, a register 12, a control unit 13 and a power amplifier 14, the output of which is connected to an electric drive 2 of the lens, equipped with a motion sensor 15, the output of which is connected to the information input of the storage device 11 and to the second input of the control unit 13, the third input of which is connected with the first output of the second signal maximum selection block 10, the second output of which is connected to the control input of the storage device 11, the second output of the control unit 13 is connected to the zeroing inputs of the first block 5 the signal maximum selection and the signal minimum selection unit 6, with the second input of the second signal maximum selection unit 10 with the control input of the register 12, and the output of the integrator 7 is connected to the second input, the divider 9. In the control unit 13, the comparison circuit 13-2 and an adder 13-3, as well as a controllable sinusoidal voltage generator 13-1 and a pulse shaper 13-4, are connected in series, the output of a sinusoidal voltage generator 13-1 being additionally connected to the second input of the adder 13-3, the first and second inputs we compare 13-2, are respectively the first and second inputs of the control unit 13, the input of the controlled sinusoidal voltage generator 13-1 is the third input of the control unit, and the outputs of the adder 13-3 and pulse generator 13-4 are , respectively, the first and second outputs of the control unit 13.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Выделенные с помощью избирательного усилител  4 сигналы, соответствующиеSignals allocated using selective amplifier 4, corresponding to

центральной части растра, поступают на входы блоков 5, 6 выбора максимума и минимума и интегратора 7, где определ ют максимальное, минимальное и среднее амплитудное значение этих сигналов, опреде- л ют разницу между максимальным и минимальным значением амплитуд с помощью блока 8 определени  разности, полученный сигнал дел т в делителе 9 на сигнал интегратора 7, что позвол ет исключить вли ние освещенности на сигнал контрастности , сигнал делител  9 поступает на второй блок 10 выбора максимума, где регистрируют максимальный сигнал контрастности и формируют управл ющий сиг- нал, соответствующий этому максимуму. Управл ющий сигнал блока 10 поступает на управл ющий вход запоминающего устройства 11, где по фронту этого сигнала регист- рируют код- положени  объектива, поступающий с датчика перемещений 15. Амплитуда максимального сигнала контрастности поступает на третий управл ющий вход блока 13 управлени  и управл ет амплитудой управл емого генератора 13-1. Из выходного сигнала управл емого генератора 13-1 формируют короткий импульс, которым обнул ют блоки 5, 6 выбора максимума и минимума, и перенос т в буферный каскад регистра 12 код, соответствующий положению объектива 1 в момент максимального сигнала контрастности, Код регистра 12 и код датчика перемещений 15, соответствующий текущему положению фокусного рассто ни  объектива, поступают в блок 13 управлени , где сравниваютс  в схеме сравнени  13-2. В зависимости оттого, какой из кодов оказываетс  большим, формируетс  сигнал, пол рность которого измен ет направление перемещени  оптической системы объектива. Сигналы схемы сравнени  13-2 и управл емого генератора 13-1 поступают на входы сумматора 13-3, на выходе которого по вл етс  амплитудно-модулиро- ванный с частотой управл емого генератора сигнал, который поступает на вход усилител  мощности 14. Выходной сигнал усилител  мощности 14 поступает на управл ющий вход электропривода 2 и перестраивает оптическую систему объектива в зависимости от пол рности и амплитуды управл ющего сигнала.the central part of the raster, are fed to the inputs of the blocks 5, 6 for selecting the maximum and minimum and the integrator 7, where the maximum, minimum and average amplitude values of these signals are determined, the difference between the maximum and minimum amplitudes is determined using the difference determination unit 8, the received signal is divided in the divider 9 by the signal of the integrator 7, which eliminates the influence of illumination on the contrast signal, the signal of the divider 9 is fed to the second block 10 maximum selection, where they record the maximum signal contrast natures and form the control signal corresponding to this maximum. The control signal of block 10 is supplied to the control input of the storage device 11, where the lens position codes from the displacement sensor 15 are recorded along the edge of this signal. The amplitude of the maximum contrast signal is fed to the third control input of the control unit 13 and controls the amplitude controlled generator 13-1. A short pulse is generated from the output signal of the controlled oscillator 13-1, by which the maximum and minimum selection blocks 5, 6 are reset, and the code corresponding to the position of the lens 1 at the time of the maximum contrast signal is transferred to the buffer stage of register 12, Register code 12 and code a displacement sensor 15 corresponding to the current position of the focal length of the lens enters the control unit 13, where they are compared in a comparison circuit 13-2. Depending on which of the codes turns out to be large, a signal is generated whose polarity changes the direction of movement of the optical system of the lens. The signals of the comparison circuit 13-2 and the controlled oscillator 13-1 are fed to the inputs of the adder 13-3, the output of which is a signal amplitude-modulated with the frequency of the controlled oscillator, which is fed to the input of the power amplifier 14. The output signal of the amplifier power 14 is supplied to the control input of the electric drive 2 and rebuilds the optical system of the lens depending on the polarity and amplitude of the control signal.

Claims (2)

Формула изобретени  1. Устройство дл  автоматической фокусировки объектива, содержащее последова- тельно соединенные сканирующий фотоприемник, оптически соединенный с фокусируемым объективом, и избирательный усилитель, а также электропривод объектива , отличающеес  тем, что, с целью упрощени  процесса фокусировки объектива при слежении за контрастным объектом, перемещающимс  в направлении, параллельном оптической оси объектива, в него введены первый блок выбора максимума сигнала, блок выбора минимума сигнала и интегратор, входы которых объединены и соединены с выходом избирательного усилител , а также последовательно соединенные блок определени  разности, делитель и второй блок выбора максимума сигнала, последовательно соединенные запоминаю щее устройство, регистр, блок управлени  и усилитель мощности, выход которого соединен с электроприводом объектива, снабженным датчиком перемещени , выход которого соединен с информационным входом запоминающего устройства и с вторым входом блока управлени , третий вход которого соединен с первым выходом второгоSUMMARY OF THE INVENTION 1. A device for automatically focusing a lens, comprising a series-connected scanning photodetector optically connected to a focusable lens, and a selective amplifier, as well as an electric drive of the lens, characterized in that, in order to simplify the process of focusing the lens when tracking a contrast object, moving in a direction parallel to the optical axis of the lens, the first signal maximum selection block, the signal minimum selection block, and an integrator are input into it; They are combined and connected to the output of the selective amplifier, as well as a series-connected difference determining unit, a divider and a second signal maximum selection unit, serially connected a storage device, a register, a control unit and a power amplifier, the output of which is connected to an electric drive of the lens equipped with a motion sensor, the output of which is connected to the information input of the storage device and to the second input of the control unit, the third input of which is connected to the first output of the second блока выбора максимума сигнала, второй вход которого соединен с управл ющим входом запоминающего устройства, второй выход блока управлени  соединен с входами обнулени  первого блока выбора максимума сигнала и блока выбора минимума сигнала, с вторым входом второго блока вы- . бора максимума сигнала и с управл ющим входом регистра, а выход интегратора соединен с вторым входом делител .a signal maximum selection unit, the second input of which is connected to a control input of the storage device, the second output of the control unit is connected to the zeroing inputs of the first signal maximum selection unit and the signal minimum selection unit, with the second input of the second unit. a signal maximum and with a control input of the register, and the integrator output is connected to the second input of the divider. 2. Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что блок управлени  выполнен в виде последовательно соединенных схемы сравнени  и сумматора, а также последовательно соединенных управл емого генератора синусоидального напр жени  и формировател  импульсов, причем выход генератора синусоидального напр жени  дополнительно соединен с вторым входом сумматора, первый и второй входы схемы сравнени   вл ютс  соответственно первым и вторым входами блока управлени , вход управл емого генератора синусоидального напр жени   вл етс  третьим входом блока управлени , а выходы сумматора и формировател  импульсов  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами блока управлени .2. The device according to claim 1, characterized in that the control unit is made in the form of series-connected comparison circuits and an adder, as well as series-connected controlled sinusoidal voltage generator and pulse shaper, and the output of the sinusoidal voltage generator is additionally connected to the second the adder input, the first and second inputs of the comparison circuit are respectively the first and second inputs of the control unit, the input of the controlled sine wave generator is the third input control unit, and the outputs of the adder and pulse former are respectively the first and second outputs of the control unit.