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红外能量法二点式自动对焦系统

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发表于 2011-5-6 07:24:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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1992年第4期现代照相机向聂黍轧董跨总第4期红外能量法二点式自动对焦系统,冯毕君王兆运裘然继戴顺林'浙江大学光科系丁眵2,摘要:本文讨论了红外能量法二点式自动对焦系统.对系统的结构和电路作7分析.导出7对焦系统6々设计计算公式.对能量绥自动对焦系统所特有6々误差——被摄物漫反射率变化;入的误差作了较详细的分析,并提出处理这个误差的重叠设计法-引言目前,能量法二点式自动对焦系统已广泛应用在普及型照相机中,从理论上讲,用几个特定的对焦点只能使几个特定的摄影距离获得精晰的照片.在其它距离上的拍摄均将在底片上产生弥散园.因而,自动对焦必须是连续式的.但由于人限的分辨率有限.只要这个弥散园在一定范围内,人们还是可以接受的.由于一般摄影者只将照片扩印到5,而很少再放大.同时由于普及型照相机焦距较短,光圈数值较大,使得自动对焦的对焦点数减少到二点,仍能满足一般摄影要求,因而本文试就红外能量德二点式自动对焦系统作一讨论,包括结构和电路原理,对焦系统的设计计算,井分析漫反射率变化将给对焦带入的误差,最后提出处理该误差的方法2.结构原理红外能量法二点式自动对焦系统的各组成部分及其相互关系如图所示红外发射元件可选用辐射功率较大的红外发光二极管.接收光电器件用红外光敏三极管.这两种器件通常可在市场上配对赡买.发射元件发射的红外脉冲经发射透镜会聚在被摄物上,被披摄物漫反射后经接收透镜,由接收元件接收到.当被摄物较近时,接收元件接收到的光信号较强,最后控利电路输出状态,使电磁铁吸台.摄影镜头在手按快门按钮时由于被电磁铁吸住而不髓转动,镜头对焦在近距离.反之,当被摄物较远时,接收到的信号较弱.控制电路输出状态…0.电磁铁不吸合,摄影镜头在手按快门按钮时在弹簧力作用下跟着转动,镜头便向底片面收缩,对焦在这距离.这两种状态分别保证了两段摄影范围获得清晰照片,实现自动对焦3.控制电路分析自动对焦控制电路如图2所示.,,和红外组成了红外发射电路.和为联动开关,在准备状态时闭合,断开,电原对主电容充电.当按下照相机快门按钮时,断开,闭合,电容快速向红外发光二极管放电,即发射出红外脉冲.红外脉冲经发射透镜照射到被摄物上?经技摄物漫反射后,被装在接收透镜后的红外光敏三极管接收,产生光电流.当披摄物离相机较近时,红外光敏三极管产生白争光电流较大,上压降的交流成份较1大,经隔直,放大后的:值将超过闷值电平.比较器输出低电平.晶体管导遥?电磁铁吸合.使快门按钮按下时摄影物镜不能转动.定焦在近对焦点.图中反馈二总极管在这里起了保持作用,以保证在信号结柬后仍能使保持高电平.确保电磁铁吸合.田1自动对蔫系缱组成部分田2控埘电路原理田当被撮物离相机较远时,光敏三极管接收到的光信号较小,经光电转挽,隔直放大后的值很小.比较器继续输出高电平0截止,电磁铁;不吸合.在快门按钮按下时摄影镜头转动,定焦在远对焦点.在完成一次摄影操作,或需重新对焦时,放开快门按钮,重新合上,断开,红外发射主电容-再次充电,为下次发射贮备能量.接收电路中由于晶体管-发射极断电而无榘电极电流,电磁铁复位..圈3为控制电路各主要工作点在被摄物2远和近两种状态下的典型波形.4.对焦系统设计计算4.1选定反转点位置时的对焦点和清晰范围如图4所示.镜头焦距为,光圈值为在反转点时弥散园.即最大允许弥赦园为6,反转点已确定.由高斯公式粤仲一(1)并由几何关系.得远对焦点与反转点口的像方距离霉皋.一筹?'一(2)由于摄影铴距总是远大于镜头焦距,即1》,则一"一.代入(2)式得'.一鲁?,一如?再由几何关系"—=一由高斯公式可得远对焦点位置::=:£.)"一—式中1可由式(1)求得.状态被摄物较近时被摄物较远时】八~.0==一:==一',,.镜头对焦近远田3拉脚电路备主薹工作点典型波形田4物像关幕示意田同样可得远清晰点物距.近对焦点和近清晰点物距123'一'.(+如)?"=了(4)关键点也以一4,蝎和?0为倒.,衰2不商远清晰距鼻时的对焦点(5)反转点和近清晰点(单位):等㈣—呵表1列出了应用公式(1)和(3)一(6)的例子,设一4,一35一0.08.4.2选定远清晰距离时的对焦点,反转点4和近清晰距离当远清晰距离1选定后,可以从下列公式衰1不同反转点时的对焦点和清晰范围(单位0313.2_71.202.1.331.001.52.41.096.280.86求得反转点,对焦点"和.近清晰点物距.(推导与上面相类似.从略.)=【7)"=:.8)^口3.86_951.310.9920251.781.230.9512.81.641.170.913选定近清晰距离时的对焦点,反转点和远情晰距离同样很容易得出选定近清晰距离2后的各关键点!,上^,_和的计算公式(12)一式(16).其示例列于表3中.(12)一0一一一一(13)(15)忙㈣衰3不同近清晰矩离时的对焦点,反转点和远清晰点(单位(9)表中设=4=35=0.08(10)如=…同样,表2所列的选定远清晰点后的各^"0.80.991.31.953.850.901.151.62.729_031.001.331.983.99显然.设计者也可以先礴定近对焦点或远对焦点,其它各点也可有相应的公式求得,这里不再罗列.总之,在镜头参数,即镜头焦甩和相对孔径以及允许弥散园已知时,在清花圈,对焦点和反转点五个关键点中,只要有一个确定,其它各个也髓之确定.设计时.可按不同用途不同条件选一种方法来设计各关键点,必要时可反复计算,适当修改,以使各个数据都较合理.量重叠设计法量被摄物漫反射率变化引入的误差在艟量法二点式自动对焦系统中被摄物攫反射草变化电源电压变化,被摄静偏离中心镜头定位不准等均将使对焦引起误差.为筒单起见,本文仅就最大的一顶.即第一习作一次讨论其它各项从略.在竣系统中,控错屯路是根据所接收到盼红外辐舯衡量大小来决定被摄物的远近的.显然,当被摄物漫反射率不同于设计定标甩的定幅板反射率.时,测距将带入误差郎反转点发生飘移.从而使反转点附近摄影时像的弥戴屠增
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