SU1130827A1 - Устройство дл фокусировки объектива - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДПЯ ФОКУСИРОВКИ ОБЪЕКТИВА, содержащее фокусируемый объектив, визирное устройство, отражающее зеркало, светоделительный элемент, установленный вблизи плоскости , сопр женной с плоскостью фокусировки объектива, и образуншщй два оптических канала, в каждом из которых -установлен многозлементный свето приемник, а также блок:обработки сигнала с компараторами, на выходе которого включено устройство индикации положени  точной фокусировки, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности фокусировки, в него введена оборачивающа  оптическа  система, расположенна  в одном из оптических каналов за светоделительным элементом, плоскости изображени  за которым расположены на равном рассто нии от плоскости делени  и сопр жены с плоскостью фокусировки съемочного объектива, совмещенной с предметной плоскостью оборачивающей оптической система, в плоскости изображени  которой расположен многоэлементный светоприемник, причем соответствукшше элементы каждого многоэлементного светоприемника попарно подключены к блоку обработки сигнала. . 2.Устройство по п., о т л и чающеес  тем, что, с целью уменьшени  его габацжтов, оборачивающа  система выполнена в виде призменного блока с трем  ртражаккцкми гран ми, на входной и выходной гран х которого установлены линзы, 3.Устройство по п.1, отличающеес  тем, что в блоке обработки сигналов элементы шюгоэлементных светоприемников попарно подключены к входам компараторов, выходы которых со гдине ы с входом введенного блока И, выходом св занного 00 с индикатором. о 4.Устройство по пп. 1, и 3, о; т 00 личающеес  тем, что выходы 53 компараторов подключены к входу введенного сумматора, выход которого через введеншой дополнительный компаратор подключен к индикатору.

Description

Изобретение относитс  к фотоаппаратуре , а именно к фотоаппаратам с автоматической или полуавтоматической фокусировкой объектива, а также может-быть использовано в других уст ройствах, где требуетс  фокусировка объектива по объекту произвольной формы. Известно устройство дл  фокусиров ки объектива, использующее дальномерньй принцип фокусировки, в двухосном дальномере которого расположен две линейные матрищ 1 фотоприемников на которые проектируетс  изображение из двух ветвей дальномера. В одной из ветвей располагаетс  качающеес  зеркало, которое при фокусировке объектива движетс  до тех пор, пока изображение на обоих матрицах фотоприемников не будет идеитичным .flj. Применение подвижного элемента .(зеркала/ дл  совмещени  изображений усложн ет устройство фокусировки и делает его практически неприменимым в однообъективных зеркальных камерах Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  уст ройство дл  фокусировки объектива, содержащее фокусируемый объектив, визирное устройство, отражающее зеркало , светоделительньй элемент, установленный вблизи плоскости, сопр женной с плоскостью фокусировки объектива, и образующий два оптических канала, в каждом из которых установлен многоэлементный светоприемник , а также блок обработки сигнал с компараторами, на выходе которого включено устройство индикации .положени  точной фокусировки. Основной частью устройства  вл етс  плоскопараллельна  пластина, имеюща  све- трделительную поверхность и служаща  дп  получени  двух изображений, кото рые сдвинуты друг относительно друг по оптической оси на определенное рассто ние. Два изображени  попадают на две линейки фотоприемников, сигналы с которых используютс  дл  определени и индикации положени  точной фокуси ровки. Принцип фокусировки основан на анализе контраста изображени , полу ченного объективом. В этой системе осуществл етс  сравнение сигналов (наход тс  их разницы I с двух расположенных р дом в каждой линейке свето- приемников, а затем разностные сигналы суммируютс  дл  получени  контрастного выходного сигнала. В момент точной фокусировки светоприемники располагаютс  по обе стороны отплоскости пленки ( или другой сопр женной с ней плоскости). При этом выходные сигналы с каждой линейки светоприемников должны уравниватьс  Г2. Недостатком известного устройства  вл етс  невысока  точность, св занна  с ограниченной светосилой, величина которой обусловлена примен емой плоскопараллельной пластиной, а также малым полем зрени .по вертикали из-за использовани  узких линеек светоприемников, которые исключают фокусировку по объектам, изображение границы которых проектируетс  вдоль линейки приемников. Целью изобретени   вл етс  повышение точности работы устройства дл  фокусировки объектива путем повышени  светосилы и пол  зрени  фокусирующей системы. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  фокусировки объектива, содержащее фокусируемый объектив, визирное устройство, отра- жак цее зеркало, светоделительньй элемент , установленньй вблизи плоскости, сопр женной с плоскостью фокусировки объектива, и образующий два оптических канала, в каждом из которых установлен многоэлементньй светоприемник , а также блок обработки сигнала , с компараторами, на выходе которого включено устройство индикации положени  точной фокусировки, введена оборачивающа  оптическа  система, расположенна  в одном из оптических каналов за светоделительным элементом, плоскости изображени  за которым расположены на равном рассто нии от плоскости делени  и сопр жены с плоскостью фокусировки съемочного объектива , совмещенной с предметной плоскостью оборачивающей оптической системы , в плоскости изображени  которой расположен многоэлементньй свето- приемник, причем соответствующие элементы каждого многоэлементного светоприемника попарно подключены к блоку обработки сигнала. С целью уменьшени  габаритов устройства при использовании двух многоэлементных светоприемников, располрженных на одной подложке, оборачивающа  система выполнена в виде призменного блока с трем  отражаю- 1ДИМИ гран ми, на входной и выходной гран х которого установлены линзы. В блоке обработки сигналов элементы многоэлементных светоприемников попарно подключены к входам компараторов , выходы которых соединены с входом введенного блока И, выходом св занного с индикатором, В другом варианте выполнени  электрической схемы выходы компараторов подключены к входу введенного сумматора, выход которого через вве- денньш дополнительный компаратор подключен к индикатору. На фиг.1 приведена принципиальна  схема зеркального фотоаппарата с уст ройством дп  фокусировки объектива; на фиг.2 - оптическа  схема, по сн юща  принцип работы устройства; на фиг.З и 4 - ориентации площадок пер- вого и второго многоэлементных свето приемников,содержащих по 9 элементов по отношению к изображени м объектов на и 6 - ориентации площадок первого и второго многоэлементных светоприемников, содержащих по 6 эле ментов, по отношению к изображени м объектов; на фиг.7 -структурна  элект рическа  схема устройства полуавтома тической системы фокусировки;на фиг. то же, второй вариант выполнени ; на фиг.9 - электрическа  схема блока дл  определени  абсолютных разностей сигналов, Оптическа  схемазеркального фото аппарата с устройством фокусировки включает фокусируемый объектив 1 и расположенные вдоль оптической оси объектива визирное устройство 2,вы полненного в центральной части полупрозрачным , дополнительное зеркало 3 полупрозрачную светоделительную деталь , выполненную, например, в виде кубика 4, оборачивающую оптическую систему 5 в виде двух линз с призмами 6 и 7, коллектив .8, светоприемники 9 и 10, диафрагм  11 и 12 перед светоприемниками 9, 10, расположенные в плоскости, сопр женной с плоскостью кадрового окна 13 фотокамеры. Оптическа  схема визира содержит зер кало 2, коллективную линзу 14, пента призму 15, окул р 16, В поле зрени  визира введено устройство 17 индикации (например, в виде светодиода). Многоэлементные светоприеьиики 9 и 10 соединены с электронной схемой 18 фокусировки, котора  управл ет устройством 17 индикации. Дл  автоматической фокусировки объектива 1 в камеру вводитс  блок 19, содержащий электродвигатель, электронную схему управлени  и привод, соедин ющий электродвигатель с объективом 1,При полуавтоматической фокусировке блок 19 отсутствует. Все устройство фокусировки и система визировани  расположены в корпусе 20, содержащем такжефотозатвор 21, например, фокальный . Структурна  схема электронного блока 19 содержит св занные с элементами 22 и 23 соответственно светоприемников 9 и 10 компараторы 24, выходы которых подключены к схеме 25 1,( схема И или И-НЕЛ , соединенной с блоком 26 (схема И или И-НЕ, св занным через сопротивление 27 с индакатором 17 в виде светодиода. В другом варианте построени  структурной электронного блока 19 элементы 22 и 23 подключены к схе- мам 28, св занным с сумматором 29, клход которого соединен с двухпороговым компаратором 30, состо щим из резисторов 31-33, операционных уси лителей 34 и 35 и умнсжнтел  36, с выхода которого сигнал подаетс  на блок 26, св згшньй через сопротивггение 27 со светодиодом 17. Устройство работает следующим образом . При установке объектива 1 по шкале (не показaHoJфотокамеры на дистанUfiso fd ) бесконечность изображени  у и У. удаленного предмета размером у стро тс  в плоскост х установки диафрагм П и 12 сопр женных с плоскостью кадрового окна 13 с помощью отражающей поверхности кубика 4, При этом в одном из каналов изображение У . форьшруетсл непосредственно на элементах многоэлементного светоприемника 9, в другом канале оборачивающа  оптическа  система 5 дает изображение у промежуточного изображени  предмета У в плрскости установки многоэлементного светоприемника 10. При перемещении предметаиз бесконечности на ближнюю дистанцию d его размер Yd} его изображение при ом же положении объектива 1 будет

на рассто йии Л от первоначального {размер Уа и-уЦ }). Оборачввах ца  система 5 дает изображение предмета Уа в увеличенном масштабе на рассто нии /lofeopOT первоначального V.Оборачивающа  оптическа  система 5 дает линейное увеличение, равное 1 {однако оно может быть и не равным I тогда размер элементов светоприеьгника 10 должен быть пропорционально изменен/. Ери увеличении, равном 1, обррачиваи ца  оптическа  система 5 установлена на рассто нии 2 f jr от НПО око сти уст ановки диафрагьол 12 (Гд передний фокус системы,fg задний I фокус).

При выдвижении объектива 1 но направлению к предмету Ус/ на величину Д фокусировки объективау его изображение проходит в плоскости установки диафрагм 11 и 12 и, следовательно , на поверхности светоприемНИКОВ 9 и lOi При этом размеры изображений на 9 и 10 станов тс  равными При расфокусированном изображенин на светоприемниках 9 и 0( d размеры не равны друг другу. Изобра-. жение у d больше изображени  V Я . Это получаетс  из-за применени  оборачивающей системы 5 в одном из каналов . На этом свойстве неравенства изображенин и основан принцип данной системы фокусировки,

В данной системе фокусировки попарно сравниваютс  сигналы всех эле- ментов, например фотодиодов, первого 9 и второго 10 многоэлементных све- топриемников, что позвол ет фокусировать систему на объекты произвольной формы, например, решетку или объек тивы другого типа. Если изображени  предмета получаютс  в плоскост х установки днафрагм 11 и 12, то освещенности всех соответствующих точек плоскостей 11 и 12 оказываютс  равными , что говорит о точной фокусировке объектива 1, Если объектив 1 не сфокусирован на предмет, то размеры изображений, получаемых на многоэлементных светоприемниках 9 и 10, не равны и освещенности соответствующих точе изображени  также не равны.

Поскольку в устройстве используетс  оборачиванща  оптическа  система 5, то изображение на многоэлементном светоприемнике 9 перевернуто относительно изображени  на светоприемнике 10. Поэтому схему соединени  пар

светоприемников 9 и 10 должна соответствовать фиг,3, где показан вид на них со стороны светочувствительной поверхности. Одинаковыми цифрами обозначены те  чейки, которые попарно сравниваютс , например,  чейка 1 на множестве 4 должна сравниватьс  с  чейкой 1 на множестве 5.

Многоэлементные светоприемники 9 и 10 могут, например, состо ть из 9 элементов и В.-Вд соответственно , расположенных по горизонтальным и вертикальным лини м. Они могут быть расположены по-другому, например на равных рассто них от оптической оси начала координат XY, В этом случае они могут содержать, например, по 6 элементов в каждом светоприемнике , С.|-Сб и соответственно. Объект произвольной формы - это элементы а, б, в, г, д.

Если изображение не сфокусировано в плоскость многоэлементного светоприемника 9, то на элементы . попадает часть изображени  ( заштрихованные зоны от элементов а, б, в, г, уменьшенном масштабе. На элементы светоприемника ГО попадают части изображени  а, б, в, г, д в увеличенном масштабе. При этом освещенности каждого из элементов пары (, , СЗ-БЗИТ,Д,) неодинаковы из-за разной величины изображени  на двух многоэлементных светоприемниках 9 И 10.

В положении, когда объектив I наведен на объект съемки, величины элементов изображени  (а, б, в, г, д) на элементах С -Cg и D -Dg светоприемакков 9 и 10 уравниваютс  и их взаимное расположение становитс  полностью идентичным, что и определ е момент точной фокусировки.

Структурна  электронна  схема блока 18 с индикатором 17 дл  полуавтоматического устройства фокусировки может быть выполнена, например, следующим образом. Первый многозлементный светопрнемник 9 состоит из шести элементов .(фотоприемных устройств 22, фотодиода с операционным усилителем. Второй многоэлементный светоприемник 10 состоит из таких же шести элементов 23,

Сигналы с двух соответствующих по изображению фотоприемных устройств 22 W 23 подаютс  на вход одного из шести компараторов 24, Выходы компараторов 24 подключены к схеме 25 (схема И; или Кг-Ш.), В том случае если все сигналы, подавае вле на входы компараторов 24, совпадают (момент точной фокусировки, на входах комнараторов 24 будет шесть одинаковых сигналов и схема 25 сработает, подав сигнал на вход блока 26 ( схема И или И-НЕ/, который включит через сопротивление 27 индикатор 17 в виде светодиода т.е. в момент точной фокусировки загоритс  световой сигиач от индикатора 17 в поле .зрени  визира фотокамеры. В другом варианте построени  электронной схеьш фотоприем1ые устройства 22 и 23 подключаютс  к схемам 2В,в которых формируютс  абсолютиые значени  разности сигналов с фотоприемных устройств. Затем все шесть разностей складьгваютс  в сумматоре 29, с выхода которого, сигнал подаетс  на двухпороговьй компаратор 30, состо щий из резистороб 31-33, операционных усилителей 34 л 35 и умножител  36 (i схема И или ), Сигнал с выхода 36 подаетс ,как и в предыдущей схеме, на блок 26 и через сопротивление на иццикатор 17 в виде светодиода. Схема дл  формировани  абсолютных значений разности сигналов 28 состои из резисторов , операционных усилителей ОУ I, ОУ 2, ОУ 3 и диодов Д1 и Д2, Разница между двум  сигналами , прошедшими через сопротивление RQ, формируетс  усилителем ОУI, . а абсолютное значение разницы получаетс  в цепи, состо щей из ОУ2 и ОУЗ и диодов Д1 и Д2 и резисторов . Схема 30 настроена так, что сигнал на зажигание светодиода индикатора 17 подаетс  тогда, когда разности сигналов со схемы 28 минимальны, т.е. изображени  на светоприемниках 9 и 10 идентичны. Использование данной систе В11 фокусировки целесообразно в однообъективных зеркальных камерах, где примен ютс  сменные объективы, при этом дл  автоматически фокусировки объектива целесообразно о(;ъектив двигать всегда из одного пожикени , например, сортветствук  его дисташщн бескоыеч- ность, так как в схеме №& определ етс  знак расфокусировки. Стопорение подвижки объектива должно {фсжсходить в тот момент, когда загорлетс  световой индикатор. Введение в одаш иэ каналов устройства фокусировки оптическсй обс ачивах цей е стемы нспо ьзовшаш светодетгательного элемента, шюскости нзобрахешга за располобкены на равном рассто шга .от шюскостн делею1 , позвол ет повысить точность фокусировки за счет щрФнщн а сравнени  двух нэс ра&еннй, не рашык по размеру при расфокусировках н шмшостыо ндентнчшес п точной кус1фовке. За счет увепнче1ШЯ светосжш н пол  система |вагаемое устройство позвол в } так % нспо ьэовать . в фотокамере сменные о1йьектнвы практнческн любой светосишл.

17

15

Фыг.З

ut

(put.5

Фиеб

Claims (4)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ ОБЪЕКТИВА, содержащее фокусируем мый объектив, визирное устройство, отражающее зеркало, светоделительный элемент, установленный вблизи плоскости, сопряженной с плоскостью фокусировки объектива, и образующий два оптических канала, в каждом из которых· установлен многоэлементный свето — приемник, а также блок.обработки сигнала с компараторами, на выходе которого включено устройство индикации положения точной фокусировки, от — ли чающее с я тем, что, с целью повышения точности фокусировки, в него введена оборачивающая оптическая система, расположенная в одном из оптических каналов за светоделительным элементом, плоскости изображения за которым расположены на равном расстоянии от плоскости деления и сопряжены с плоскостью фокусировки съёмочного объектива, совмещенной с предметной плоскостью оборачивающей оптической системы, в плоскости изображения которой расположен многоэлементный светоприемник, причем соответствующие элементы каж дого многоэлементного светоприемника попарно подключены к блоку обработки сигнала.

2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что, с целью уменьшения его габаритов, оборачивающая система выполнена в виде призменного блока с тремя отражающими гранями, на входной и выходной гранях которого установлены линзы.

3. Устройство по π.1, отличающееся тем, что в блоке обработки сигналов элементы многоэлементных светопрнемников попарно под ключены к входам компараторов, выходы которых соединены с входом введенного блока И, выходом связанного с индикатором.

4. Устройство по пп. 1, и 3, от, т личающе еся тем, что выходы компараторов подключены к входу введенного сумматора, выход которого через введенный дополнительный компа ратор подключен к индикатору.

у