Устройство для автоматического регулирования экспозиции аэрофотоаппаратов

 

Изобретение относится к фотокинотехнике и может быть использовано для регули-- рования экспозиции в аэрофотоаппаратах. Цель изобретения - повышение точности регулирования экспозиции в условиях частич .ной облачноси; Устройство содержит фотометрический датчик 3 и фотоэлектрический датчик 4, установленные в фокальной плоскости объектива, последний соединен с вторым входом амплитудного селектора 2. первый и второй интеграторы 9 и 11, первый .блок 10 деления, задатчик 13 постоянного напряжения, формирователь 14 сигнала ошибки, задатчик величины светочувствительности , п датчиков 16 скорости движения изображения, коммутатор 17, генератор 18 тактовых импульсов, схему 19 задержки, второй блок 20 деления, компаратор 21, задатчик 22 опорного напряжения, пятый ключ 23, устройство 24 выборки и хранения, логический ключ 25, интервалометр 26, задатчик 27 опорного напряжения, первый, второй и Третий ключи 5, 6 и 7 соответственно , и четвертый ключ 12. Введение дополнительных элементов позволяет повысить точность регулирования экспозиции в условиях частичной облачности за счет использования расширенного диапазона освещенности аэроландшафта. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 03 B 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4782074/10 (22) 15,01.90 (46) 15,03.92. Бюл. № 10 (72) Г.Г. Косинов. Д.Ю, Чурин, В.В, Дорофеев и А,В. Рожко (53) 771.376.352(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 682862, кл. G 03 В 7/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1154635, кл, G 03 8 7/08, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭКСПОЗИЦИИ

АЭ РОФОТОАППАРАТОВ (57) Изобретение относится к фотокинотех-. нике и может быть использовано для регули- рования экспозиции в аэрофотоаппаратах.

Цель изобретения — повышение точности регулирования экспозиции в условиях частич. ной облачноси; Устройство содержит фотометрический датчик 3 и фотоэлектрический датчик 4, установленные в фокальной

„„SU „„1720053А1

t плоскости объектива, последний соединен с вторым входом амплитудного селектора 2, первый и второй интеграторы 9 и 11, первый блок 10 деления, задатчик 13 постоянного напряжения, формирователь 14 сигнала ошибки, задатчик величины светочувствительности, и датчиков 16 скорости движения изображения, коммутатор 17, генератор 18 тактовых импульсов, схему 19 задержки, второй блок 20 деления, компаратор 21, задатчик 22 опорного напряжения, пятый . ключ 23, устройство 24 выборки и хранения, логический ключ 25, интервалометр 26, задатчик 27 опорного напряжения, первый, второй и третий ключи 5, 6 и 7 соответственно, и четвертый ключ 12. Введение дополнительных элементов позволяет повысить точность регулирования экСпозиции в условиях частичной облачности за счет использования расширенного диапазона освещенности аэроландшафта. 2 ил. крисп

1720053

Изобретение относится к фотокинотехнике, в частности к управлению экспозицией в аэрофотоаппаратах при съем м с больших и малых высот, производимых как в условиях безоблачности, так и при попадании изображения облаков в поле зрения аэрофотоаппарата.

Известно устройство, содержащее блок развертки, фотоэлектрические датчики яркости и освещенности, два делителя напряжения, амплитудный селектор, схему совпадения, два интергратора, усилитель и исполнительный механизм, использующее принцип селективного интегрирования сигнала яркости для формирования сигнала управления экспозицией. В этом устройстве для селективного интегрирования сигнала яркости используется информация о величине коэффициента яркости элементов аэроландшафта. 2

Это устройство позволяет в ряде случаевобеспечитьудовлетворительное качество аэрофотоизображения. Однако в связи с тем, что в качестве сигнала ограничения используются средние для данного времени года значения коэффициентов яркости аэроландшафта, при выполнении аэросъемки участков ландшафта, коэффициенты яркости которых превышают средние значения, в сигнале управления экспозицией присутствует значительная методическая ошибка. Величина этой ошибки тем больше, чем больше участки аэроландшафта, имеющие более высокий коэффициент яркости, чем средний для данного времени года. Такие участки попадают в поле зрения этого устройства. Наличие методической ошибки неизбежно приводит к значительному снижению качества аэрофотоизображенил и количества информации на аэрофотоснимках.

30

40 величины светочувствительности аэрофотопленки, электрически связанный своим

Известно также устройство автоматического регулирования экспозиции аэрофотоаппаратов, в котором уровень ограничения входного сигнала яркости задается автоматически в зависимости от ситуации, находящейся в его поле зрения. Устройство содержит оптическую систему с двумя полупрозрачными зеркалами, фотоэлектрический датчик яркости элементарных участков кадра фотоэлектрический датчик спектральных коэффициентов яркости, задатчик спектральных коэффициентов яркости, схему сравнения, фотометрический датчик яркости, ключи К1, К2, КЗ, К4, амплитудный селектс р, задатчик постоянного напряжения, задатчик светочувствительности аэропленки и кратности светофильтра, интегратор ИН1 и ИН2, блок деления, формирователь сигнала ошибки, привод исполнительного механизма, Это устройство обеспечивает автоматическое изменение уровня ограничения входного сигнала при изменении фотографируемого аэроландшафта и изменение принципа регулирования экспозиции (при наличии или отсутствии облачности).

Однако из-за наличия двух полупрозрачных зеркал, уменьшающих световой поток в два и четыре раза соответственно для второго и третьего фотоприемников, существенно уменьшается диапазон работы устройства. Кроме того, для устойчивости и надежной работы устройства необходимо глубокое охлаждение фотоприемника 111, что значительно усложняет схему и уменьшает диапазон, Третий недостаток данного устройства состоит в том, что при измерении V» относительно облака, качество снимка ухудш;ется иэ-за сдвига.

Цель изобретения — повышение точности регулирования экспозиции в условиях частичной облачности.

Поставленная цель достигается тем; что устройство, содержащее последовательно установленные обьектив и полупрозрачное зеркало, оптически связанные с ними фотоэлектрический датчик и фотометрический датчик, электрически связанные с фотометрическим датчиком своими первыми входами первый и второй ключи, электрически связанный своим выходом с выходом второro ключа третий ключ, одновременно электрически связанный своим первым входом с выходами второго и третьего ключей формирователь сигнала ошибки, электрически связанный своим выходом с вторым входом формирователя сигнала ошибки задатчик первым входом с выходом первого ключа, вторым входом — с выходом фотоэлектрического датчика яркости амплитудный селектор, электрически последовательно связанные своими первыми входами с выходом амплитудного селектора последовательно соединенные первый интегратор и блок деления, а также своим первым входом. — четвертый ключ, электрически связанный своим выходом с вторым входом четвертого ключа задатчик постоянного напряжения и связанный с выходом четвертого ключа второй интегратор, выход которого электриче55 ски связан с вторым входом блока деления, электрически связанного своим выходом с первым входом третьего ключа, а также компенсатор сдвига изображения, дополнительно содержит первый, второй, ..., и-й датчики скорости движения изображения, 1720053 электрически связанный с их выходами со- датчик 4 установлен в фокальной плоскости ответственно своими первым, вторым...,, объектива 1 и своим выходом электрически и-м входами коммутатор, электрически свя- связан с вторым входом амплитудного срзайный своим выходом с его(п+1)-м входом лектора 8. Ключ 5 электрически связан свогенератор тактовых импульсов, последова- 5 им вторым входом с логическим ключом 25 тельно электрически соединенные схемы и своим выходом — с первым входом амплизадержки и второй блок деления, электриче- тудного селектора 8, выход которого электски связанный своим первым входом с вы- рически связан с входом интегратора 9 и ходом второго блока деления компаратор, вторым входом ключа 12. Формирователь электрически связанный своим выходом с 10 14 сигнала ошибки электрически связан его вторым входом первый задатчик опор- своим первым входом с выходами ключей 6 ного напряжения, электрически связанный и 7, вторым входом — с задатчиком 15 велисвоим первым входом с выходом компара- чины светочувствительности пленки, а свотора пятый ключ, второйвходкоторогоэлек- им выходом — с исполнительным трически связан с выходом, схемы 15 механизмом регулирования экспозиции. задержки, электрически связанное своим Первый блок10 деления своим первым.вховходом с выходом пятого ключа устройства дом электрически связан с первым интегравыборки и хранения. электрически связан- тором 9, вторым входом — c вторым ный своим первым входом с выходом ком- интегратором 11, а выходом электрически паратора логический ключ, электрически 20 связан с первым входом ключа 7, Четвертый связанные своими входами с его вторым и ключ 12 электрически связан своим первым третьим входами соответственно интерва- входом с задатчиком 13 постоянного напрялометр и второй задатчик опорного напря- жения, вторым входом — с амплитудным сежения, а с его выходом одновременно лектором 8, своим выходом электрически электрически связаны своими вторыми вхо- 25 связан с вторым интегратором 11. Логичедами первый, второй и третий ключи, при- ский ключ 25 электрически связан своим чем выход формирователя сигнала ошибки выходом с вторыми входами ключей 5-7, электрически связан с исполнительным ме- первым входом — с компаратором 21, втоханизмом аэрофотоаппарата, выход устрой- рым входом с интервалометрам 26, третьим ства выборки и хранения электрически 30 входом — с вторым задатчиком 27 опорного связан с компенсатором сдвига изображе- напряжения. Компаратор 21 электрически ния, а выход коммутатора соединен одно- связан своим первым входом с вторым бловременно с входом схемы задержки и ком 20 деления, вторым входом — с первым второго блока деления. задатчиком 22 опорного напряжения и своНа фиг. 1 показана функциональная 35 им выходом — с первым входом логического схема устройства; на фиг.2 — варианты вы- ключа 25. Схема 19 задержки электрически полнения логического ключа. связана своим выходом с первым входом

Предлагаемое устройство содержит пятого ключа 23 и вторым входом второго светоприемное устройство, состоящее из блока 20 деления. Пятый ключ 23 электричеобъектива 1, полупрозрачного зеркала 2, 40 ски связан своим выходом с входом устройфотометрического.датчика 3 и фотоэлектри- ства 24 выборки и хранения, которое своим ческого датчика 4, первый 5, второй 6 и выходом электрически связано с компенсатретий 7 ключи, амплитудный селектор 8, тором сдвига изображения аэрофотоаппапервый интегратор 9, первый блок 10 деле- рата. Коммутатор 17 электрически связан ния, второй интегратор 11, четвертый ключ 45 своим первым, вторым, ..., n-м, входами с

12, задатчик 13 постоянного напряжения, датчиками 16скоростидви>кения изображеформирователь 14 сигнала ошибки, задат- ния. (и + 1)-м входом — с генератором 18 чик 15 величины светочувствительности, n . тактовых импульсов и первым входом втодатчиков 16 скорости движения изображе- рого блока 20 деления. ния, коммутатор 17, генератор 18 тактовых 50 Устройство работает следующим обраимпульсов, схему 19 задержки, второй блок зом.

20 деления, компаратор 21, первый задат- Информация, поступающая от датчиков чик 22 опорного напряжения, пятый ключ 16 скорости движения изображения, имею23, устройство 24 выборки и хранения, логи- щих очень малый угол поля зрения и захваческий ключ 25, интервалометр 26 и второй 55 тывающих фрагмент полосы изображения, задатчик 27 опорного напряжения. спроецированного объективом 1 на этидатФотометрический датчик 3 установлен чики, подается на коммутатор 17, управляев фокальной плоскости объектива 1 и своим мый от генератора 18 тактовых импульсов. выходом электрически связан с первыми. Коммутатор 17 осуществляет последовавходами ключей 5 и 6. Фотоэлектрический тельную выдачу сигналов от датчиков 16

1720053 скорости движения изображения на блок 20 деления, на который поступают два сигнала:

Uviu Uvl 1, Сигнал Uvi(t)(значение скорости движения оптического изображения от t-го датчика в данный момент времени) идет 5 сразу от коммутатора 17, а сигнал Uvi — <(t) (значение скорости движения оптического изображения в предыдущий момент времени) — через схему 19 задержки, При этом величины временных сигна- 10 лов Uvi 1(l) и Uvi(t) изменяются пропорционально скорости движения изображения просматриваемых элементарных участков аэроландшафта. Если в поле зрения n-ro датчика попало облако, то он измеряет ско- 15 рость движения оптического изображения, равную

Чч

Чиэ = —,Н =Нс Но, Н где Нс — высота полета самолета; 20

Ío- высота облака относительно земли, т.е. не относительно земли, а относительно облака.

Сигналы с выходов остальных датчиков мало с личаются друг от друга, Поэтому на 25 и-м интервале имеется всплеск напряжения. Блок 20 деления производит деление сигнала Uvi(t), поступившего от коммутатора

17, на сигнал Uvi — 1(т) со схемы 19 задержки.

Сигнал Uvi(t)/Uvi — 1(1) с блока 20 деления поступает на компаратор 21. Последний служит для выработки сигнала о наличииоблачности, Это осуществляется следующим образом; При попадании облака в поле зрения датчиков 16 скорости движения изо- 35 бражения сигнал, снимаемый с выхода блока 20 деления возрастает по амплитуде.

Тогда сигнал Uvi(t)/Uvi — 1(t) становится больше Uon, так как Н < Hc, и на выходе компаратора 21 появляется сигнал лог, "1", "0 который поступает на логический ключ 25.

Значение 4л выбирается исходя из того, что средний уровень напряжения Uvi(t)/Uvi — 1(1) колеблется около 1, и в этих пределах задается его значение. Одновременно дан- 45 ный электрический сигнал подается íà управляющий вход ключа 23, который, закрываясь, не пропускает сигнал с датчиков 16 скорости движения изображения, поступающий с выхода схемы 19 задержки, в 50 устройство 24 выборки и хранения и далее в аэрофотоаппарат для компенсации сдвига изображения. Из-за- значительного различия передаточных свойств аэрофотопленки зависимость разрешающей способности оТ 55 логарифма экспозиции R - f(lg Н) имеет явно выраженный максимум. Это свидетельствует об оптимальности экспозиции только для одной точки, которая расположена на середине прямолинейного участка характеристической кривой (это характерно для,определенного типа аэропленок). Для других типов пленок максимум разрешающей способности находится в области недодержек.

Чтобы добиться передачи максимальной информации на снимке для. этих типов пленок необходимо "искусственно" вводить "недодержки". Для регулятора экспозиции это эквивалентно появлению фрагмента облачности в поле зрения аэрофотоаппарата.

В одной из работ приведено выраже- . ние, связывающее ошибку экспонирования

Л tg Н с процентным содержанием облачности о в поле зрения регулятора экспозиции и параметрами ландшафта — контрастом К =

Ln/Lo, где Ln u Lo — средние значения яркости ландшафта и облаков соответственно.

Исходят из формулы Л Ig Н = tg(o + К(1— о )1. можно, опуская наличие различного процентного содержания облачности, в поле зрения регулятора смещать рабочую точку в области максимальной разрешающей способности при регулировании экспозиции по среднеинтегральной яркости С ландшафта, т,е. сообщать аэрофотопленке такую экспозицию для объектов, имеющих яркость L>, что их оптическая плотность будет соответствовать максимальной разрешающей способности.

Логический ключ 25 может быть представлен, например, в виде, показанном на фиг. 2а, либо как показано на фиг. 26.

Схема на фиг. 2а работает следующим образом. На задатчике Uo< 27 устанавливают напряжение U> уровня лог. "1" {для счетчиков, выполненных на интегральных микросхемах. U> = 5В), интервалометром 26 аэрофотоаппарата ограничивается цикл работы логического ключа 25, т,е. счет импульсов на счетчике 28 длится в течение времени цикла Тц аэрофотоаппарата. Ключи Kt...К служат для выбора выходов счетчика в зависимости от площади облачности в поле зрения АФА, чтобы получить максимальную разрешающую способность аэрофотопленки в соответствии с изложенным. Пусть будут замкнуты ключи К1 и К2 на счетчик 28, а .

Кз...К вЂ” на 01, Тогда, если информация об облаках получена с трех датчиков 16,движения изображения, то схема И 29 срабатывает и на выходе появляется сигнал лог. "1". В основе логического ключа на фиг. 26 лежит интегратор 30 на конденсаторе со временем разряда, во много раз большем времени цикла аэрофотоаппарата. Он работает следующим образом. Пусть на задатчике 27 . опорного напряжения задано напряжение, 1720053

10 по уровню соответствующее сумме трех на- первый и второй входы первого блока 10

ПряжЕНИй урОВНя ЛОГ. "l" (Ucn - 301). ТОГда, дЕЛЕНИя, На ВЫХОДЕ КОтОрОГО фОрМИруЕтея если конденсатор накапливает импульсы об сигнал управления экспозицией Щ), прооблачностиоттрехдатчиков, компаратор31 порцианальный средней яркости информасрабатываетинавыходепоявляетсясигнал 5 тивной части кадра, по которому лог. "1". Данный сигнал о наличии облачно- осуществляется управление экспозицией. сти в угле поля зрения аэрофотоаппарата Так как ключ 7 открыт, сигнал Ui(t) с выхода поступает на управляющие входы ключей блока 10 деления поступает на первый вход

5 — 7. На силовые входы ключей 5 и 6 посту- формирователя 14 сигнала ошибки, на втопаетсигнал О с(т)сфотометрическогодатчи- 10 рой вход которого поступает сигнал Us от ка 3. задатчика 15 величины светочувствительноДанный сигнал U>c(t), а также времен- сти аэрофотопленки (задатчика уровня эксной сигнал яркости U (t) формируются сле- . позиции}. Сигнал ошибки установки дующим образом. Световой поток Ф экспозиции ЛО поступает на вход привода оптической системы, имеющий угол поля 15 исполнительного механизма блока управлезрения р. полупрозрачным зеркалом 2 де- ния световым потоком аэрофотоаппарата, лится на два потока, один из которых по- который устанавливает световой поток в фоступает на фотоэлектрический датчик. 4, кальной плоскости аэрофотоаппарата в сокоторый осуществляетсканирование поля ответствии с заданной экспозицией, зрения изображения узким элементарным 20 В случае выполнения аэрофотосъемки пучком b p при этом с его выхода снима- при отсутствии облачности с компаратора ется временной сигнал яркости 0л(), вели- 21 снимается сигнал nor."1". Этот сигнал чина которого изменяется открывает ключ 23, который пропускаетсигпропорционально яркости просматривае- нал Uvi — 1() в устройство 24 выборки и мых элементарных участков; Второй поток 25 хранения и далее, как управляющий сигнал, поступает на фотометрический датчик 3, вы- — в систему компенсации сдвига изображерабатывающий сигнал U>c(t), пропорцио- ния аэрофотоаппарата. На логическом клю-, нальный средней яркости кадра .и че 25 данный сигнал не запоминается, подающий его на ключи 5 и 6. поэтому сигнал в логическом ключе не преТак как устройство сформировало сиг- 30 вышает значение Uon задатчика 27 и с него нал о наличии облачности в угле поля зре- снимается сигнал лог,"0", который закрывания АФА в данный момент времени, то с ет ключи 5 и 7, что исключает возможность выходалогическогоключа25поступаетсиг- селективной отработки сигналов яркости иал на управляющие входы ключей 5 — 7, ко- аэроландшафта, а ключ 6 открыт. Тогда сигторые закрывают ключ 6 и открывают ключи 35 нал 14с(т), который теперь является управля5 и 7. При этом ключ 5 пропускает сигнал ющим для регулирования экспозиции, с

0 (1)на первыйвходамплитудногоселекто- выхода фотометрического датчика 3 через ра 8, на второй вход которого поступает ключ 6 поступает на вход формирователя 14 сигнал Un(t} с выхода фотоэлектрического сигнала ошибки. датчика 4. 40 Дальнейшая установка светового потоВ амплитудном селекторе 8 путем иск- ка в фокальной плоскости аэрофотоаппаралючения из сигнала U>(t) участков, на кото- та проходит аналогично установке рых его амплитуда превышает уровень светового потока в оптической системе устограничения, равный Upc(t)(mo соответству- ройства автоматического регулирования ет сигналам от облаков и бликов), формиру- 45 экспозиции. ется сигнал U> (t). Сигнал U> (т) поступаетна Ф о р мул а и з о б р е те н и я вход первого интегратора 9, который осуще- Устройство для. автоматического регуствляет его интегрирование во временные . лирования экспозиции аэрофотоаппаратов, интервалы, когда этот сигнал не равен нулю, содержащее последовательно установлена также на управляющий вход ключа 12. 50 ные объектив и полупрозрачное зеркало, опКлюч 12, выполняющий функцию схемы тически связан н ые с ними совпадения, пропускает сигнал постоянно- фотоэлектрический датчик яркости и фотого напряжения с задатчика 13 постоянного метрический датчик, электрически связаннапряжения на вход второго интегратора ные с фотометрическим датчиком своими

11, на выходе которого формируется сигнал, 55 первыми входами первый и второй .ключи, пропорциональный времени интегрирова- электрически связанный своим выходом с ния сигнала Up (t), первым интегратором 9. выходом второго ключа,.третий ключ, одноСигналы" с выходов первого 9 и второго 11 временно электрически связанный своим интеграторов поступают соответственно на первым входом с выходами второго и третьего ключей формирователь сигнала ошибки, 1720053 электрически связанный своим выходом с вторым входом формирователя сигнала ошибки задатчик величины сввточувствительности аэрофотопленки, электрически связанный своим первым входом с выходом 5 первого ключа, вторым входом — с выходом фотоэлектрического датчика яркости амплитудный селектор, электрически последовательно связанные своими первыми входами с выходом амплитудного селектора после- 10 довательно соединенные первый интегратор и блок деления, а также своим первым входом — четвертый ключ, электрически связанный своим выходом с вторым входом четвертого ключа задатчик постоянного на- 15 пряжения и связанный с выходом четвертого ключа второй интегратор, выход которого электрически связан с вторым входом блока деления, электрически связанного своим выходом с первым входом третьего ключа,а 20 также компенсатор сдвига изображения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования экспозиции в условиях частотной облачности, в него введены первый, второй, .... n-й датчи- 25 ки скорости движения йзображения, электрически связанный с их выходами соответственно своими первым, вторым, ..., п-м входами коммутатор, электрически связанный своим выходом с его(п+1)-м входом 30 генератор тактовых импульсов, последова-. тельно электрически соединенные схемы задержки и второй блок деления, электрически связанный своим первым входом с выходом второго блока деления компаратор, электрически связанный своим выходом с его вторым входом первый задатчик опорного напряжения, электрически связанный своим первым входом с выходом компаратора пятый ключ, второй вход которого электрически связан с выходом схемы задержки, электрически связанное своим входом с выходом пятого ключа устройство выборки и хранения, электрически связанный своим первым входом с выходом.компаратора логический ключ, электрически связанные своими выходами с его вторым и третьим входами соответственно интервалометр и второй задатчик опорного напряжения, а с

его выходом одновременно электрически связаны своими вторыми входами первый, второй и третий ключи, причем выход формирователя сигнала ошибки электрически связан с исполнительным механизмом аэрофотоаппарата, выход устройства выборки и хранения электрически связан с компенсатором сдвига изображения, а выход коммутатора соединен одновременно с входами схемы задержки и второго блока деления.

1720053

Составитель Г. Косинов

Техред М.Моргентал

Корректор О.Кравцова г

Редактор M.Ïåòðîâà

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

Заказ 772 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5