Устройство автоматической фокусировки

 

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ , ФОКУСИРОВКИ, содержащее последователь-; но оптически связанные источник излучения , первую линзу, светоделитель и объектив с исполнительным механизмом перемеЕ1ения, а также оптически связанный со светоделителем первый двухгшощадньм фотоприемник и оптически связанные между собой и светоделителем вторую линзу и второй двухплощадный фотоприемник , два дифференциальных усилителя, причем входы первого из них соединены с выходами первого двухплощад ного фотоприемника, а входы второго - с выходами второго фотоприемника , отличающееся тем, что, с целью повышения точности фок7,сировки путем компенсации влияния флюктуации диаграммы направленности источника излучения, в него введены первые и вторые суммирующие усилители и аналоговые делители , а также третий дифференциальньй усилитель, входы делимого первого и второго аналоговых делителей соединены с выходами соответствукНг щих дифференциальных усилителей, входы делитгля через соответствующие (/) суммирующие усилители - с выходами первого и второго двухплощадных фотоприемников, а выходы аналоговых делителей через третий дифференциальньй усилитель соединены с испЬлнительным механизмом перемещения объектива.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ф9В

РЕСПУБЛИН иаЯОао 1 1

ЗсЬи <- 11 В /00

ГОСУДМ СТВЕННЫй НОМИткт СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОтнрнтИй (21) 3619411/18 — 10 (22) 11.04.83 . (46) 23.10 84. Бюл. № 39. (72) О. Ф. Бузин и В.Н.Соколов (53) 681. 84.001. 2(088. 8) (56 ) 1 . Патент США ¹ 4 10057 7, кл. Н 04 №5/76, 1978.

2. Разработка оптоэлектронного дискового ЗУ с устройством управления. Отчет . Пояснительная записка, ОКР, технический проект (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ

ФОКУСИРОВКИ, содержащее последователь —. но оптически связанные источник иэ- луче ния, пер вую линзу, св е тоделитель и объектив с исполнительным механизмом перемещения, а также on тически связанный со светоделителем первый двухппощадный фотоприемник и оптически связанные между собой и светоделителем вторую линзу и второй двухплощадный фотоприем— ник, два дифференциальных усилителя, причем входы первого иэ них соединены с выходами первого двухплощад ного фотоприемника, а входы второго — с выходами второго фотоприемника, отличающееся тем, что, с целью повышения точности фокусировки путем компенсации влияния флюктуаций диаграммы направленности источника излучения, в него введены первые и вторые суммирующие усилители и аналоговые делители, а также третий дифференциальный усилитель, входы делимого первого и второго аналоговых делителей соединены с выходами соответствую-" щих дифференциальных усилителей, входы делит пя через соответствующие суммирующие усилители — с выходами первого и второго двухплощадных фотоприемников, а выходы аналоговых делителей через третий дифференциальный усилитель соединены с исполнительным механизмом перемещения объектива.

l )Г}? r) Изобретение относится к области вычислительной техники, в::астнссти к технкке оптич»ñê«é заг}кси и

BocIIpОкзВедения }»=(фар((ац}(и и Mo)K!(." бы 1 ь и спс)п }ьзо Б а йс B ) ст?р с1Й(7вах 3 г?1)иСи К ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВИДЕО H, КЛК ЗБУ кОВОЙ информации на 01)тк- г киЙ нО! и тель > а гакже В 1" оста .с ".п(ическа !)

3 aпомкна}ощг го устрой= »1 2 }(рк 32ë-; квоспраизведгнии цифровой информа-ЦИИ

Известно устройство васпроизвед»вЂ” ния, содержащее истачник излучения, первый светоделк гель, формирующий информационнь(й канал и канал слеже;»и-l 1=:: за фокусировкой объектива, причем ка—

НаЛ СЛ ЕЖЕ НИЯ СОДЕРЖИТ r(ЕРВУЮ ЛИНЗ) и поворотное зеркало,, а кнформацканнь(й канал — вторую линз; —, второй к

ТРЕТИН СВЕТОДЕЛКТ»г(И И ДБУ ХПЛОЩ2ЦНЫЙ 2(! фотоприемнкк L () .

Недостатком устройства я}»ляется

3 ави симо сть р або тьг датчи}(а ра сфоку ..

СИР ОВКК O T Р аЗЪЮСТКРОВКИ ОП-.И Е СК С Гс пучка, ваз}(икающей из — 32 не(- з б>еж}-.ьк фл ю к ту аци и дк a;p p -(мь(н 2 пр а вл е ! o c тi. источника Hзлуче}с,;я,.

Н аи б ол е е бл к 3 к к м к к - а б о е т г н и ю п технической сущнoc!:, H дсс тигаемс}г> > результату являет я. устрой=-; Bo ав-томатичсcK«II фок v cHpOBKH . последовате; ь-(о о.- ? и»ески са."-,Запйы(:

ИСТО((НИК К ЗП) 4»г>кя, П»РВ) }О ЛИНЗ)" r свет одег(ктель и об;,ектиь с:»C;,oã:...»(3.— тель(»ым механизмом перемеше:::.Ия, а

ТаКЖЕ ОПТИЧЕСКИ СBRЗа}!"г ЫЙ (30 СВЕ Г«,((,Е лите-Iем I,еpвьп(а ух,LIОщадl»ы}("3() !;>Г(р. ( емник и «Гг! к-. ески свя= "ан(»ь!е ?(с)((ду собой к свгтоделителем B i Op; i> линзу

И 8 TODO}(Дпукl „.10(((2 i»b(A фОТ ОГ(}>И»к(†ник, два диффере}»цпальн}>!х ус};литепя

ПРИЧЕМ ВХОДЬ (PBO О H1!3 г«КХ (ОЕДИ

НЕНЫ С ВЫХOri )."И ГIЕРВО ГО ДБ)(ХПЧО(12)(H0I 0 фо 10;: )}(» HHKB а входь, *}3ò«p(С ВЫХOДа Я» ВТОрс С (ПОТСПр112Мйг( ка I2) .

Недостагкс}3 кзвестногс устра. =ст(-..; является = авксимость выходного нала первогci дифференциал ьна(0 "(."кТЕЛ Я, ЯВЛЯЮЩЕГОСЯ ВЫХО?С(}Г(! М СИГИ(L!j«-. .:.". 1 датчиK2 сис i pмы автамати- ее(;«Й О(-,— кускравки, ат дрейфа дка. p BL-(мь поправлен.*- ости исто-".Ника и }лучения ( так ка}(}рк и 3мс:ненки по?(ожения сс и пучка истачни а НВ; учения,. даже точноЙ фокУСИ,) Овк» пУчка на нсг г»ТЕЛ Ь К Н(РОР Ма)(}»}1 >:(СЯ}3ЛЯЕ Тс Я О ТЛИ i! i 1.!:1- от нуля сигнал дат!«ика, т . e ? пр, ?;, - I.(}31»«.;;.: ТС Г! 1; (1!О},.! H1 (?}? -г-..

1:С}»СИ,) :,ящ:„К > -!b }»Е?.?}»(.. Кгkl(t ((» Дат-г(— ! -1 )оl-:схс.;;яще = «Г;,. ".=,к: >2цкЙ диа:.1 ММ(Г Ч PГ(г!.-! 1-". Е!! kl г!. -.H ! (T. !) >1" «б,">P I C}l и Я Вr!R»Т С Я IOBbl .,,-11(! - „ ) -(?, Г(! 31!>?, г и )ОВК! . Пу "?. (*! - 1?. Ik )fh;5!: l(ЮК ТУ 2: и Й ра ° г:;I I rl а (П)ВBJ»(}}1}»С)С Т??, Г Т г}(},-}(2г

1° » f(? (С(Г}(! 2(? -C?t !.Pb Ч-! 0 В (гг 1.—

) «É(!3 О гl!. ОМ2ТК Ч(3 С К «й .)OÊ » C r ) ÎB КК

C: ),. 1 0 j) )k 2 (j (» (3:1 ; СЛ С ?т С 13 (3 ) (. f 1? l l О «П Т И Ч Е С

K - . C1)B 3 BHI»}1» ИС f?«ч Нк к КЗ:1УЧЕ IH}(. ПЕР

В г г> (H i» «У CB «ДЕ-;!КHТ.--Л -..К :(1(> ЕК) :.,В

-!(1!..1!! H . ..! (> ...1 ",(-Ха((гг. > МОМ rr»i)c Мгщ»

}(?(Я С Гг»кжi" С!1 Hi iс- СКК -ВЯЗ }.if!Ã (И

0 "..} С ТOI}1 ;.И Т Е. ((:-.! ПЕ() }3Ь((>(П}3; ?;!и;га-—

1?,.(,>,-! ? r; фа ((! !(ОКЕ??>?,(, („1 i)1(1 К((((К(! f3 Я

3 3}»ные-:1еж,.1)! Собой "i "Bi= I Одс(:кте— !

1 м е тору(о IHH:-"t . .. 3Т ср ?Ой дв x(l (Оща", ный Ф«т Опр кем}1кк ..(:3 д д .>фф» р (йци аль ;Ь!Х ? СИЛН i"P я г ПрКЧЕ; }3?(?огГ(1 Ilr рЬ«I 0

-:з нкх со»!.Кне}»ь! с Bt: хода сн:-.»рвсгo В irх(Li(OL(iñ(}((»OГО g?0 l С Пр ИЕ }йк. ...3 -, а i!?(0 — 8! ()F>O1 F? -- . }13-,!Х(;1:-;.- E:,! . ".: г((×-". Г "ЮЩг . ??СИ IH». !" -(ВН(Ь : 2 bl» .?2(3}f Г()(К, - Та} > ;.- ТРС -К- . r! ) ) r) -" ((ЦИ—

2)(}?11)-1 )} г" (.и =гю 1 . B? .«-}н г- riH 1(i г(пер— —.;. -.С: - В -.. «ГО Н)10(ОВЫ?: »»ЛИТЕЛ»й ! С?(ЗП(1:-((? ПЫ . (?Ых од ам(.:.: О СТВ» ГС . Bг? ?" Krя (н 1,;,г((>,,(а,.ь,(... „с ..1, -..! ? . а . il- . Е I Я . Е!) . 3 CС (?TB! - . (Т i! Ю!13»Е . : ".-1: ?((() У}()((Г((! У, }?}„",и ГPCI!r(— (.,3!,j Х«Г;;1 ?Г(3

?!OPà !" > H > ОР 0 ВУ QI (1(2g. (Х фа—

1) "(. (»„, ":i ii ? с. ВЫХ«ПЫ НаЛ ОГОВЬ}Х ДЕ— .»-;ТС-.Л»Й::(С р -.: }рС - :; (1(»(р(-}(ЕВ-. -»3(И; }Ь 3Ь(й, Ит! К-ГЕЛ Ь СЕД(;ПЕ- ((Ь! С -:Своп>!?! I "=..! B :ь?(ь}:11=.)(2- -} .". змОМ .ic pc . I ic .}.HB !.б ьекти (12:":%-((I t= 2 Я С :»Ма - (. ;) ОЙ . 112 . устрой стBo с«;.:,ep)3"=(-.. Ис (3-;нк}.. : Зл ".(гни» . i}3p }?? ю .1 ; 3?? 2, () kb ектив 3-! ск".(е}(ь - = КИГ>«р -i21(H(! „c B = т 3 (r? 1и тс:f ч>., "" арую л(зу 6. Ге;. Вый двух— е.(! Ь!-:=:?!)-",и ."ч Ощадка)((., а и l %:i}iH}:

-,2?! —,1(10 ?:3-,;. ?,(- }" O i!;r r)HC"?(г???" К; C (УВ— т} -; "Pi} -?}»birа㻠—, 0,,,2(B .с Ямi» -,- К -г,! к С(ив

Н Е Й \j 1,! " Г(Е(3! =i;;!Е;?(?- = . -"".,, (- 1) Bbl(H

Ь : Оой Ь(1 ВЕТ." Й (г(ффгр НЦИ 2 !:>13}?! F= ?(СИ

1К) е}(й j -- j 3 > .)ервь(1» 1, в тс.j) 0;. уж4и— рующ(»е усилители /> 1>; 3:,;:-:.;) }«Ьй ?l

1 20400

Ц 2 (!)

1 1 где !(л — коэффициент, определяющий зависимость смещения оси пучка от расфокусировки d

1 2 — коэффициент, определяющий з ависимость смещения от дрейфа оси ДН.

Выходной сигнал дифференциально35 го усилителя 11 (П „, ), который вырабатывает сигнал, пропорциональный разности фототоков частей 7а и 7б фотоприемника 7, пропорционалеи смещению оси пучка относитель40 но линии 8 раздела (2) 11 3 где K — коэффициент учитывающий потери мощности на оптичес45 ких элементах, коэффициент отражения светоделителя 5 и носителя 4, чувствительность фотоприемника 7;

P — мощность пучка источника излучения .

Выходной сигнал суммирующего усилителя !4 не зависит от смещения пучка и пропорционален мощности, падающей на фотоприемник

55 (3) 14 3 исполнительный механизм I Ь перемещения объектива, Устройство работает следующим образом.

Излучение источника 1 проходит линзу 2, отражается светоделителем 5 и фокусируется второй линзой 6 на чувствительных площадках 9а и 9б двух. площадного фотоприемника 9 с линией 10 раздела, а прошедшая светоде- 1О литель часть излучения фокусируется объективом 3 — на чувствительной поверхности носителя 4 информации.

Отразившись от носителя, излучение вторично проходит объектив 3, и, I5 отразившись от светоделитсля 5, попадает на чувствительные площадки

7а и 7б двухплощадного фотоприемника

7. Смещение С1, оси пучка в плос— кости двухплощадного фотоприемника 7 в направлении, перпендикулярном линии 8 раздела между его частями, зависит как от изменения расфокуси— ровки объектива, так и от фпюктуаций 6 оси диаграммы направленности (ДН} 25 источника излучения, что можно записать в виде

Выходной сигнал аналогового де— лителя 16 пропорционален смещению и не зависит от мощности

Vлл

Ki6 К ьс1Ч (4) .л4 1 где k 1> — коэффициент усиления аналогового делителя 16.

Смещение пучка dq в плоскости фотоприемника 9 зависит лишь or фпюктуаций ДН источника

4q К4с (5)

По аналогии с предыдущим выходной сигнал суммирующего усилителя 15 не зависит от смещения пучка и пропорционален мощности, падающей на фотоприемник 9.

Выходной сигнал U12 дифференциального усилителя !2 равен (6) 12 !2 где k — коэффициент, учитывающий потери мощности на оптических эле«ентах, коэффициент отражения светоделителя 5 и чувст вит ел ьн ость фот оприемника 9.

0л 5Р (7) (8)

4? !Т 92

С учетом (4), (7), а также (1) и (5) для выходного сигнала дифференциального усилителя 3, вырабатывающего разность сигналов аналоговых делителей .1 7 и !8, можно записать

П1 К!6 K d +K К2пК К17К446, (9) откуда при выборе коэффициентов усиления аналоговых делителей в соответствиис условием

2 17- 4 получим

13 !6 1 . (!)) т.е. выходной сигнал дифференциального усилителя !3 зависит только от расфокусировки объектива и не зависит от фпюктуаций оси ДН источника из— лучения. Таким образом, возникающая расфокусировка вследствие неппос— костности или осевого биения носи— теля приводит к появлейию сигнала на выходе дифференциального усилителя

l 3, пропорционального величине