Устройство для автоматической фокусировки объектива съемочного аппарата

 

Изобретение относится к накоплению информации, а именно к способам ,контроля отношения сигнала к шуму пары магнитная лента - видеоголовка. Контроль этих характеристик необходимо осуществлять оперативно и в условиях , максимально приближенных к условиям реальной эксплуатации, что .- повышает достоверность результатов. Предлагается измерять в ЧМ-канале оптимальный ток записи на несущей частоте , уровень отдачи на несущей частоте , уровни дополнительных частот, модулирующих несущую при записи, количество выпадений, отношение сигнал/шум . Первые четыре параметра определяются путем измерения после частотной селекции и сравнения результатов с эталонными характеристиками пары видеоголовка - магнитная лента. Отношение сигнал/шум рассчитывается после измерения уровня шумов на центральных частотах одинаковых интервалов , на которые разделен весь исследуемый частотный диапазон. Результаты измерений в каждом интервале принимаются неизменными и по ним рас- j считывается интегральный уровень шумов во всем диапазоне и сравнивается с уровнем отдачи на несущей частоте. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл. о Ј (Л с

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИН зйзФНЗМГ ез

° .. -;";зз>,: с 5. 11 з . . ) з ар

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗО6РЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ Гкнт СССР (21) 4062212/10 (22) 28.04.86 (46) 07.05.91. Бюп. У 17 (72) А.А.Ковалев, Р,Б.Миткин, В.А.Пилипович и. Ю.В.Развин (53) 771.351(088.8) (56) Заявка Великобритании У 2018083, кл. 0 03 В 3/00, 1979.

Патент США Р 3958 117, кл. G 01 J 1/20, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

ФОКУСИРОВКИ ОБЪЕКТИВА СЪЕМОЧНОГО АПIIAPATA (57) Изобретение относится к накопле" нию информации, а именно к способам

;контроля отношения сигнала к шуму пары магнитная лента — видеоголовка.

Контроль этих характеристик необходимо осуществлять оперативно и в условиях, максимально приближенных к условиям реальной эксплуатации, что повышает достоверность результатов. з

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для автоматической фокусировки объектива съемочных аппаратов.

Целью изобретения является повышение точности фокусировки, расширение диапазона чувствительности устройства и повышение его надежности.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2-4 - преобразователь изображения, варианты

ÄÄSUÄÄ 1647499 А 1 (1) G 03 В 3/00 G 01 J 1/20

Предлагается измерять в ЧМ-канале оптимальный ток записи на несущей ча. стоте, уровень отдачи на несущей ча- стоте, уровни дополнительных частот, модулирующих несущую -при записи, количество выпадений, отношение сигнал/шум. Первые четыре параметра определяются путем измерения после частотной селекции и сравнения результатов с эталонными характеристиками пары видеоголовка — магнитная лента.

Отношение сигнал/шум рассчитывается после измерения уровня шумов на центральных частотах одинаковых интервалов, на которые разделен весь исследуемый. частотный диапазон. Резуль- д . таты измерений в каждом интервале принимаются неизменными и по ним рас, считывается интегральный уровень шу- " мов во всем диапазоне и сравнивается с уровнем отдачи на несущей частоте.

2 s.n. ф-лы, 5 ил,, 1 табл.

1 на фиг. 5 - кинематическая схема устройства.

Устройство (фиг. 5) содержит неподвижное зеркало 1, установленное с возможностью углового разворота во круг оси,подвижное зеркало 2, опти ческие линзовые системы 3 и 4, .установленные в каналах дальномерной системы, преобразователь 5 изображе,ния, систему управления потоком излучения на выходе светофильтра, содержащую фотоприемник 6 и пороговый элемент 7, регулируемые светофильтры 1647499

8, оптическую оборачивающую систему

9 (например, призма Доне), источник

10 считываемого излучения, линзы 11 и 12, спектральный фильтр 13, приемf ник 14 считываемого излучения (S ), источник 15 питания преобразователя изображения, S и S - световые потоки, поступающие от объектов.

Преобразователь 5 иэображения (фиг. 2-4) содержит стеклянные подложки 16, прозрачные токопроводящие слои 17-20, фоточувствительные слои

21 и 22, блокирующие слои 23 и 24, ориентирующие слои 25-28, электрооптический материал 29 и 30,прокладки

31 и стеклянную пластину 32, выполненную в виде плавленного кварца или стекла К-8 с плоскостностью не хуже И=2Для предотвращения влияния запиP сывающего излучения на фоточувствительные слои в преобразователе изображения предусмотрены блокирующие слои 23 и 24 (фиг. 2), диапазон оптического прспускания которых находится за пределами чувствительности фоточувствительных слоев 21 и 22. В варианте преобразователя изображения (фиг. 3) возможна замена двух слоев 23 и 24 одним блокирующим слоем, расположенным между слоями 29 и

30 электрооптического материала, в качестве которого могут использоваться нематические жидкие кристаллы типа М66А» сегнетокерамика и пр. В случае спектральной развязки записывающего и считывающего излучений слой

23 не нужен (фиг. 4).

Прокладка 31 выполнена, например, из тефлона и предназначена для обеспечения требуемой (, 1-10 мкм) толщины слоя электрооптического материала. При использовании твист-эффекта в жидком кристалле преобразователь необходимо располагать между поляризатором — анализатором (на фиг. 2-4 не показаны), обеспечивающими необходимую модуляцию потока считывающего излучения.

На оптической оси дальномерной системы установлены полупрозрачные зеркала 33 и 34(фиг. 5), предназначенные для формирования канала считывающего излучения. В устройстве, представленном на фиг, 1, необходимость в зеркалах 33 и 34 отсутствует.

Блок управления исполнительным механизмом фокусировки объектива выполнен в виде схемы 35 электромагнита 36. Устройство содержит также (фнг. 5) кулачок 37, который подпружинен к поводку 38 и поводку 39 объектива 40. Объектив 40 имеет приводную пружину 41, которая растягивается

B момент взвода затвора (не показан) и установки объектива в исходное положение. Тормозная система устройства включает элементы 42-44 и служит для стабилизации скорости вращения объектива и уменьшения удара при остановке объектива. Поводок 38 закреплен на рычаге 45, на оси вращения которого находится зеркало 2. На фиг. 5 показаны также спусковой элемент 46 съемочного аппарата и рычаг 47 затвора.

Устройство работает следующим образом (фиг. 5), В момент нажатия на спусковую кнопку спусковой элемент 46 освобождает поводок 39, в результате чего прн помощи пружины 41 происходит перемещение объектива 40 из положения, соответствующего формированию резкого изображения объектов, расположенных на расстоянии 1 м, в положение, при . котором резко изображаются (на пленке) объекты, расположенные в ос> .

При этом через кулачок 37, который подпружинен к поводку 39 объектива 40, приводится в движение (разворот) зеркало 2 синхронно с перемещением объектива 40. Причем каждому угловому положению зеркала .2 соответствует определенное положение объектива 40.

Световые потоки S < и S от объекта съемки, пройдя регулируемые светофильтры 8 и в одном из каналов оборачивающую оптическую систему 9» поступают на отклоняющие неподвижное

1 и подвижное 2 зеркала дальномерной системы, а затем — на оптические системы 3 и 4, которые формируют на соответствующих сторонах преобразователя 5 изображения объекта съемки.

Изображение объекта (поток S )» формируемое зеркалом 1 и оптической системой 3, является неподвижным, а изображение объекта (поток S ), формируемое зеркалом 2 и оптической системой 4, является подвижным, перемещающимся по соответствующей плоскости преобразователя 5.,В результате сканирующего движения зеркала 2 про-. исходит относительное смещение изображений» сформированных в каналах дальномерной системы, на поверхностях преобразователя 5. Это приводит к

10

25

5

164 изменению электрооптических свойств преобразователя 5.

Регистрация изменения оптической плотности преобразователя 5 осу1цествляется при помощи источника 10 считывающего излучения 8, направляемого линзой 11 на преобразователь 5 изображения. Для предотвращения влияния светового потока $ на фоточувствительные слои преобразователя 5 установлен спектральный фильтр 13, диапазон оптического пропускания которого находится эа пределами чувствительности фоточувствительных слоев преобразователя. Пройдя спектральный фильтр 13, световой поток поступает на преобразователь 5.

Изменение оптической плотности преобразователя 5 в процессе работы приводит к моцуляции по апертуре потока считывающего излучения Б, который формируется оптической системой на светочувствительной поверхности приемника 14. В процессе работы устройства может происходить изменение освещенности объектов съемки. При этом меняются условия экспонирования преобразователя 5. Для обеспечения постоянства световых потоков, поступающих на преобразователь 5, служит система управления сзетовым потоком на выходе светофильтра 8. При этом выходной сигнал фотогриемника 6, пропорциональный потоку излучения, проходящему через светофильтр 8, поступает на пороговый элемент 7, выходной сигнал которого управляет пропусканием светофильтров 8.

Пороговый элемент 7 конструктивно выполнен по известной схеме в виде входного операционного усилителя .(ОУ) и схемы выработки сигнала коррекции управления светофильтрами 8.

Сигнал с фотоприемника 6 поступает на вход ОУ порогового элемента 7 и сравнивается с опорным сигналом, поступающим на другой вход ОУ. Опорный сигнал соответствует определенному постоянному уровню освещенности объ екта съемкии представляет собой постоянное электрическое смещение.

С выхода ОУ раэностный сигнал поступает на вход схемы выработки сигнала коррекции, собранной по схеме дифференциального усилителя. В завы- симости оТ полярности раэностного сигнала схема. вырабатывает сигнал различной амплитуды. Пусть уровень

7499

6 освещенности высокий, тогда сигнал, снимаемый с фотоприемника 6, превышает уровень опорного сигнала, и ОУ вырабатывает разностный сигнал отрицательной полярности (знак полярнос . ти раэностного сигнала определяется лишь схемой включения ОУ). Схема коррекции повьппает амплитуду сигналов, поступающих на светофильтры 8. Светопропускание светофильтров начинает уменьшаться до совпадения сигнала фотоприемника 6 с опорным сигналом

ОУ. Если уровень освещенности малый, то происходит увеличение светопропускания светофильтров до необходимого уровня при уменьшении амплитуды сигналов, снижаемых с порогового устройства 7. Величина опорного сигнала и равенство фоточувствительности фотоприемника 6 и фотослоев преобразователя 5 легко устанавливаются регули- ровочными элементами порогового устройства 7.

Режимы работы источника 15 питания выбраны так, чтобы прн отсутствии световых потоков S< и S (определяется порогом чувствительности преобразователя) к преобразователю подава30 лось некоторое исходное значение напряжения питания U<, при котором еще не наблюдается изменение оптических свойств преобразователя.

Преобразователь 5 работает следу35 ющим образом(фиг. 2). Световые потоки

S и S, поступающие от объекта съемки по каналам системы, пройдя стеклянные подложки 16 н прозрачные токопроводящие слои 17 и 20, поступают

40 на фоточувствительные слои 21 и 22.

Под действием световых потоков происходит изменение электрических свойств слоев 21 и 22, что приводит к некоторому повьппению напряжения (U<+hU< и Ug+hUp), прикладываемому к локальным участкам электрооптического материала.29 и 30. В результате происходит изменение плотности участков слоев 29 и 30. Причем в слое 29 сохраняется некоторое постоянное в течение работы устройства сочетание свойств, в то время, как в слое 30 происходит их постоянное изменение, вызванное сканирующим движением зеркала 2 (фиг. 1). В момент, когда изображения, формируемые в каналах системы, расположены одно напротив другого, слои 29 и 30 имеют одинаковые рельефы плотности", а считываю1647499 щий поток (не показан) — некоторое максимальное значение, что регистрируется приемником 14 считывающего излучения.

Сигнал с выхода приемника 14 по5 ступает на схему 35, которая формирует в момент корреляционного максимума сигнал на электромагнит 36, что приводит к его обесточиванию, чем обеспечивается стопорение объектива в положении, соответствующем резкому изображению объекта.

Съема 35 представляет собой пиковый детектор и усилитель. Пиковый детектор выполнен в интегральном исполйении на .операционном усилителе, который постоянно сравнивает текущий уровень сигнала с некоторым заданным (не показан). В момент их совпадения формируется сигнал корреляционного максимума, обеспечивающий электромагнит 36.

Фототехнические и спектральные характеристики преобразователя 5 опре- 25 деляются прежде всего оптическими и энергетическими параметрами фоточувствительного слоя. Эти параметры зависят как от природы и структуры фотослоя, так и от технологии его полу- 30 чения.

В таблице приведены сравнительные характеристики преобразователей на основе фоточувствительных и жидкокристаллических слоев.

Устройство осуществляет фокусировку с требуемой точностью в диапазоне изменения яркости объекта съемки

0,5-25000 нт (в известном устройстве этот диапазон составляет 50-1600 нт), 40 в результате чего повышается надежность работы устройства: в известном при яркости объекта ниже 50 нт и выше 1600 нт устройство не обеспечивает требуемой резкости изображения на кадре.

В триангуляционных схемах САФ при изменении расстояния до объекта съемки его изображения смещаются íà фотоматрицах на величину, определяемую

B f по формуле = †- где Б — база

А триангуляции; f — фокусное расстояние проекционных оптических систем;

А — расстояние до объекта съемки.

Таким образом, соотношение величины смещения и размеров фотоматрицы определяет точность выработки корреляционного сигнала и, соответственно, точность САФ в целом.

В предлагаемом устройстве, поскольку преобразователь 5 представляет собой тонкопленочную структуру, пространственное разрешение определяется

1 по формуле R х, где h — толщи90

РО на электрооптического слоя. Если в качестве ЭО-.слоя использовать жидкокристаллические слои, то h =390

5 мкм (по сравнению с этой величиной толщиной остальных слоев можно пренебречь, т.к. hgo +0,2 мкм, h c и -0,1 мкм; h 0,001 мкм). Поэтому

R оценивается значением 300-200 мм т.е. преобразователь 5 позволяет разрешать перемещение изображения объекта съемки с точностью до 5 мкм.

Таким образом, точность САФ по схеме предлагаемого устройства в 40 раз выше точности автофокусировки по схе-, ме известного, г

Формула изобретения

1. Устройство для автоматической фокусировки объектива съемочного аппарата, содержащее дальномерную систему, фотоприемное устройство, исполнительный механизм фокусировки объектива, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности фокусировки, расширения диапазона чувствительности и повышения надежности, фотоприемное устройство выполнено в виде преобразователя изображения слоевой комленсационной фоточувствительной структуры на основе фотополупроводник — жидкий кристалл, во входном отверстии каждого канала дальномерной системы установлен регулируемый светофильтр, в один из каналов дальномерной системы введена оборачивающая оптическая система, а по обе стороны преобразователя изображения установлены приемник считывающего излучения и спектральный фильтр, диапазон оптического пропускания которых находится за пределами чувствительности фоточувствительных слоев преобразователя изображения, причем оптические оси приемника и источника считывающего излучения совпадают с оптической осью дальномерной системы, а выход приемника считывающего излучения связан с блоком управления исполнительным механизмом фокусировки объектива.

1647499

2. Устройство по п. 1, о т л и» ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь изображения выполнен со стороны поступающих от объектов :свето5

abac потоков иэ стеклянных подложек с последовательно нанесенными прозрачными токопроводящими, фоточувствительными, блокирующими и ориентирующими слоями, между которыми введены слои электрооптического материала, разделенные стеклянной пластиной, с последовательно нанесенными с обеих сторон прозрачными токопроводящими и ориентирующими слоями. 15

3. Устройство по п. 1, т л и ч аю щ е е с я тем, что преобразователь

Поликристаллический фоточувствитель ный слой

Гетеропереход и CdS/р

dTe

ИДП-слой на осно» ве CdSe, Ионокрнсталлическне фотослои

Параметры

В 8СО

GaAs Si

CdS SdSe

300-500 400-550 400-700 500-900 400-1100 300-600 420-520 500-650 до10 2 ° 10 2 ° 10 1,5 1О до 108

10"

2 .10 6

350

06 1О 0 5 30

100 до 100 80 80

250

1000

100

100

100 100 100 100

100

80 80

30 25

85

30

30

30;

1-2

1-2

1-2

1-2

Зависит от толщины ЖК слоя.

Область спектральной чувствительности, нм

Энергетическая чувствительность, Дж/см

Переключающая

МОЩНОСТЬ9 мкВт/см

Раэрешение,мм

Контраст иэображения

Оптическая эффективность, X (не менее)

Частота смены кадра, с

Время выключе-. ния мс изображения выполнен со стороны поступающих от объектов световых потоков иэ стеклянных подложек с последовательно нанесенными прозрачными токо проводящими, фоточувствительными и ориентирующими слоями, между которыми введены слои электрооптического материала, разделенные блокирующим слоем и стеклянными прокладками, с последовательно нанесенными прозрачными токопроводящими и ориентирующими ,слоями, причем диапазон чувствитель;ности фоточувствительных слоев и ди г апаэон оптического пропускания блокирующего слоя выбраны ненерекрывающимися.

l647499 г

6 178/ 2Х2570Л Z8 > ОЮ Ю

St

Sg

Sg

Sr

"-31

1647499

Составитель Г.Воробьева

Редактор И.Шулла Техред Л.Сердюкова Корректор С.Шекмар

Заказ 1398 Тираж 301 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101