Фотоэлектрическое устройство для автоматической фокусировки объектива телескопа

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в астрономических телескопах для исследования Солнца. Цель изобретения - повышение точности фокусировки и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения отбора изображений высокого качества. Разнесенные по глубине диафрагмы сканируют край изображения Солнца за счет вращения оптического блока приводом через редуктор. Излучения, прошедшие диафрагмы, попеременно попадают на фотоприемник 8 через систему зеркал и полуцилиндрический модулятор. Сигналы фотоприемника обрабатываются схемой из амплитудного 13 и фазового 14 детекторов. Величина и знак выходного сигнала управляют приводом 17 перемещения объектива до получения сфокусированного изображения. Часть схемы из порогового устройства 18, источника 19 порогового напряжения и усилителя 20 вызывает срабатывание затвора 21 при высококонтрастных изображениях. Часть схемы, включающая схемы 22 и 23 совпадения, генератор 24 опорной частоты, реверсивный счетчик 25, цифроаналоговый преобразователь 26 и усилитель 27, обеспечивает срабатывание затвора 21 в моменты времени, когда дрожание изображения Солнца наименьшее. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (g1} g 0 02 P. 27 /4 0 2 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4375869/24-10 (22) 08.02.88 (46) 15.06.90. Бюл. Ф 22 (75) В.И.Круглов, Ю.М.Палачев и Г.А.Язынин (53) 535.853.64 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 201715, кл. G 02 В 27/40, 1965. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ФОКУСИРОВКИ ОБЪЕКТИВА ТЕЛЕСКОПА (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и м.б. использовано в астрономических телескопах для исследования Солнца. Цель изобретения — повышение точности фокусировки и расширение функцио" нальных возможностей за счет обеспечения отбора изображений высокого качества. Разнесенные по глубине диафрагмы сканируют край изображения

Солнца за счет вращения оптического

„„SU 1571535 А 1

2 блока 1 приводом через редуктор.

Излучения, прошедшие диафрагмы, попеременно попадают на фотоприемник 8 через систему зеркал и полуцилиндрический модулятор. Сигналы фотоприемника обрабатываются схемой из амплитудного 13 и фазового 14 детекторов.

Величина и знак выходного сигнала управляют приводом 17 леремещения объектива до получения сфокусированного иэображения. Часть схемы из порогового устройства 18, источника 19 порогового напряжения и усилителя 20 вызывает срабатывание затвора 21 при высококонтрастных изображениях. Часть схемы, включающая схемы 22 и 23 совпадения, генератор 24 опорной частоты, реверсивный счетчик 25» цифроаналоговый преобразователь 26 и усилитель 27, обеспечивает срабатывание затвора 21 в моменты времени, когда дрожание изображения Солнца наименьшее. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. I 571535

0,745 — Л рг

Изобретение относится к оптичес, кому приборостроению и предназначено для использования в астрономичес кой оптике, в частности в телескопах

1 для исследования Солнца.

Целью изобретения является повышение точности фокусировки, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечения отбора изображения высокого качества.

На фиг. 1 изображена оптико-механическая схема устройства; на фиг. 2 — полуцилиндрический модулятор, в иэометрии; на фиг. 3 — блок,схема устройства для автоматической фокусировки. ! устройство содержит оптический, блок 1, установленный на оптической оси телескопа с возможностью вра-щения вокруг нее с помощью приво( да 2 через редуктор 3. В оптическом блоке 1 размещены плоские зеркала 4 ( и зеркальная призма 5, В верхней, стенке оптического блока 1 выполнены отверстия-диафрагмы 6 диаметром d разнесенные по высоте на величину сР„ На оптической оси телескопа размещен также полуцилиндрический модулятор 7, выполненный с воз— можностью вращения вокруг нее и кинематически связанный с приводом 2 . с помощью редуктора 3. Редуктор 3 обеспечивает вращение полуцилиндрического модулятора с частотой, вдвое меньшей частоты вращения оптического блока

С помощью зеркал 4 и зеркальной призмы 5 диафрагмы 6 оптически сопря— жены с фотоприемником 8, в качестве которого используется фотоумножитель.

Источник 9 света и два фотодиода 10 образуют две оптопары, вырабатывающие фазовые управляющие сигналы для работы электронной схемы обработки.

Электронная схема обработки состоит из преобразователя 11 ток — напряжение, усилителя 12, амплитудного детектора 13, фазового детектора 14» генератора 15 опорного напряжения, состоящего из двух усилителей-формирователей и триггера, подключенных к двум фотодиодам 1О, усилителя 16 мощности, привода 17 фокусируемого объектива, порогового устройства 18, датчика порога срабатывания в виде источника 19 порогового напряжения, усилителя 20, затвора фотокамеры 21, У первой схемы 22 совпадения, второй схемы 23 совпадения, генератора 24 опорной частоты, реверсивного счетS чика 25, цифроаналогового преобразователя 26, усилителя 27, исполнительного устройства 28, автоматической гйдирующей системы 28.

Оптимальное расстояние d между отверстиями диафрагмы б определяется с оотношением где Л вЂ” длина волнь| света; апертурный угол объектива телескопа.

Оптимальный диаметр d отверстий 6 вычисляется по соотношению

2О Г 1

4 0,333 P 2D 0,333 где f — фокус ное расс таяние объектива телескопа;

25 ц — масштаб изображения;

D — диаметр изображения Солнца.

При выполнении этих соотношений

30 угловой размер отверстия-диафрагмы составляет около 1 угл.с и отличается от среднего размера .гранулы Солнца.

Устройство рдботает следующим образом.

При вращении блока 1 за один обоDor каждой из его лвух диафрагм 6 попеременно с помощью полуцилиндрического модулятора 7 за время его полуоборота сканируется край изображения Солнпа, фокчсируемого в одну точку фотоумножителя 8. С помощью источника 9 света, лвух фотодиодов 10 и выреза полунилиндрического модулятора 7 происходит выделение опорного сигнала, поскольку в первый полуоборот полуцилиндрического модулятора 7 включается один иэ фотодиодов 10.

Затем одной из граней полуцилиндрического модулятора 7 осуществляется закрытие источника 9 света. Через и луобогот полч :илинпрического модулятора 7 происходит открытие источника 9 света, закрытие первого фотоди да 10 и включение второго фотолиола Располпженного рядом при совпадении линии выреза полунилиндрического модулятора и источника 9 света. Аналогично работает модулятор 7 при перекрытии лучей света о.

1>71535

ЗО иэображения Солнца, ипущих от диафра имы 6.

На Аиг. 3 представлена электронная схема обработки сигнала и зпюры

5 напряжений. Н". эпюре напряжений сигнала t — время чнализа ат одной

1 диафрагмы, а t — время анализа от второй диаАрагмь), Сигнал после фотоумножителя 8 попадает в преобразователь 11 ток — напряжение, затем н усилитель 12, амплитудный детектор 1 3, пороговое устройстнс 18, на которое от датчика порога срабатывания ïtдается пороговое напряжение, при 1 превышении которого максимум амплитуды высокочастотной составляющей сигнала, характеризующего максимальный контраст и, следовательно, высокое качество иэображения, сигнал после порогового устройства 18 пап»дает в усилитель 20 и на затвор срабатывания фотокамеры 2 1. Таким образом, происходит отбор качественных изображений по изменению контрас- 25 та.

После амплитудного детектора 13 сигнал попадает н фазовый детектор 14 на который подается опорное напряжение от генератора 15 опорного напряжения, подключеннного к двум фотодиодам 1О. В фазовом детекторе 13 от высокочастотной направляющей сигнала отделяется его низкочастотная огибающая, характеризующая дефокусировку, Разница амплитуды низко35 частотной составляющей сигнала, полученной с помощью двух диафрагм 6, сдвинутых по глубине фокуса, и.модулятор 7, усиливается усилителем 16 мощности и подается на исполнительный орган 17 привода объектива, который перемещает фокусируемый объектив вдоль оптической оси в зависимости от величины и знака расфокусировки. После амплитудного детектора 13 сигнал подается на схемы 22, 23 совпадения, причем на первую схему 22 совпадения подается опорный сигнал через генератор 15 опорного напряжения от первого фотодиода 10, а на вторую схему 23 совпадения подается опорный сигнал от второго фотодиода 10. На обе схемы 22, 23 совпадения подается опорная чаатота

55 от генератора 24 опорной частоты.

Количество импульсов высокочастотного сигнала ат обоих схем 22 и 23 совпадений подсчитывается в реверсцнном счетчике 25, с которого сравниваемые сигналь> количества высокочастотных импульсон сигнала, характеризукя их дрожание изображения Солнца, попадают и цифроаналоговый преобразователь 26 и усиливаются в усилителе 27. Затем сигнал попадает на затвор фотокамеры ? 1, который срабатывает при минимальной разнице и длительности высокочастотных пачек сигнала. Кроме тога, сигнал от усилителя 27 попадает на исполнительное устройство антоматической гидирующей системы 28.

Ожидаемая точность чувствительности деАокусиронки достигает в искажении волнового Аранта Л /1000.

Ф о р м у л а и з а б р е т е н и я

1. фотоэлектрическое устройства для автоматической фокусировки объектива телескопа, содержащее оптический блок с плоскими зеркалами и диаАрагмой, установленный с воэможностью вращения вокруг оптической оси телескопа с помощью привода, генератор опорного напряжения, связанный с приводом оптического блока, фотоприемник, оптически сопря>кенный с помощью зеркал оптического блока с диафрагмой, амплитудный детектор, нход которого подключен к фотоприемнику через усилитель, фазовый детектор первый вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, а второй- к выходу генератора опорного напряжения, и привод объектива телескопа, подключенный к выходу фазового детектора через усилитель мощности,отличающее с ятем, что, с целью повышения точности фокусировки, оптический блок выполнен с двумя диаАрагмами, каждая из которых оптически сопряжена с фотоприемником с помощью зеркал, при этом расстояние O между диафрагмами вдоль оптической оси телескопа и диаметр диаАрагмы выбраны из соотнашенйй:

0,745Л

Jl р 2

Л

4 0,333.Р где Л вЂ” длина волны света;

t>, — апертурный угол объектива телескопа.

2. Устройство по п. 1, а т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможнос1571535

Составитель В.Андреев

Техред Л,Сердюкова Корректор М.Кучерявая

Редактор А.Маковская

Тираж 461

Подписное

Заказ 1510

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 тей эа счет обеспечения отбора изображений высокого качества, в него ( в ведены электромеханический затвор с двумя управляющими входами, пороговое устройство, первый вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, выход — к первому управю}яющему входу электромеханического затвора, источник порогового напряения, подключенный к второму входу орогового устройства, две схемы овладений с тремя входами каждая, 1 первые входы которых подключены к генератору опорных напряжений, вторые — к выходу амплитудного детектора, генератор опорной частоты, подключенный к третьим входам схем совпадений, реверсивный счетчик, входы которого подключены к выходам схем совпадений, и цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, а выход — к второму управляющему входу электромеханического затвора.