Автоматическое дальномерное устройство

 

Использование: в приборостроении. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит оптические системы 1,2, источник 3 света, фотоприемник 4 в виде линейки на N фотопреобразователей, N пороговых элементов 5,3N t1 элементов И 6,7,10,12, N элементов ИЛИ 9. N RS-триггеров, регистратор 11. D-триггеры 13, 14, 15, генератор 16 импульсов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4929128/10 (22) 18.04.91 (46) 07.02.93. Бюл. М 5 (72) Е.И. Щабаков (56) Патент Великобритании N. 2066014, кл..G 01 $17/02, 1981.

Патент США М 4313654;, кл, G 03 В 3/00, 1979.

Изобретение относится к приборостроению и может использоваться в различных устройствах автоматики, предназначенных для измерения расстояния до объектов наблюдения, например в качестведальномера для фотоаппаратов.

Устройства для измерения дальности до объекта наблюдения широко известны и могут быть классифицированы на активные и пассивные, причем наиболее перспективными являются устройства, реализующие внутрибаэовый принцип работы, В пассивных базовых автодальномерах измеряется параллактический угол объекта при известном базисе между двумя входными оптическими каналами, Измерение параллактического угла может производиться по углу поворота поворотного зеркала, установленного в одном из входных оптических каналов либо применением блока запоминания видеосигнала в одном из входных оптических каналов и определением его положения по отношению к видеосигналу иэ другого оптического канала. Сравнение видеосигналов двух оптических каналов осуществляется корреляционными или им подобными методами. В активных устройст„„. Ж„„1793419 А1 (я)ю G 03 В 13/20, G 01 S 17/00

2 (54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ ДАЛЬНОМЕРНОЕ

УСТРОЙСТВО (57) Использование: в приборостроении, Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит оптические системы 1,2, источник 3 света, фотоприемник 4 в виде линейки на N фотопреобразователей, N пороговых элементов 5,3N t1 элементов И

6,7,10,12; N элементов ИЛИ 9. N RS-триггеров, регистратор 11. 0-триггеры 13, 14, 15, генератор 16 импульсов. 2 ил.! вах используется активный излучатель и многоэлементный приемник, размещаемые З в соответствующий входной оптический канал. Принцип действия активных устройств состоит либо в сравнении видеосигналов соседних фотоприемников и управлении поворотным зеркалом, либо в выделении фотоэлемента, видеосигнал в котором максимален;

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является автоматическое дальномерное устройство, которое можно выбрать в качестве прототипа. Прототип содержит излучатель и приемник света, установленные в пространственно разнесенных на базовое расстояние параллельных оптических каналах.

Излучатель содержит источник света и оптическую систему, обеспечивающую формирование пучка света, освещающего объект съемки. Приемная часть включает в себя оптическую систему, собирающую отраженный объектом свет на приемной площадке фотоприемника. Фотоприемник содержит несколько, например N=-4, фотопреобразователей, расположенных вдоль направления базового расстояния. Яркость

1793419 излучателя света должна обеспечивать эна- вующего фотопреобразователя, и регистра.чительное превышение освещенности:све- тор дальности, введены первая, вторая и тового пятна на объекте наблюдения над третья группы по Nлогических элементов И, естественной освещенностью и интенсив- (3N+1) и логический элемент И, N логиченостью света источников, возможно раз- 5 ских элементов ИЛИ, N RS-триггеров, генемещенных на объекте наблюдения ; ратор импульсов и три О-триггера, причем

Расстояние между смежными фотопреобра- источник света выполнен управляемым, вызователями должно соответствовать проек- ход каждого из N пороговых элементов соеции светового пятна; построенной второй динен c R-входом соответствующего оптической системой в плоскости фотопри- "0 RS-триггера через последовательно соедиемника, Выход каждого фотопреобразова- . ненные соответствующие логический элетеля через соответствующий пороговый мент И первой группы логических элемент подключен к входу электронного элементов И и логический элемент ИЛИ и к регистратора. Уровень .срабатыванйя эле- . S-входу СОответствующего RS-триггера чемента выбран таким, чтобы засвеченный 15 резсоотаетствующийлогическийзлементИ световым пятном фотопреобразователь вы- второй группы логических элементов И, вы- рабатывал напряжение;.Достаточное для ход первого D-триггера соединен с входом срабатывания Соответствующего порогово- второго D-триггера,. с управляющим входом

ro элемента, в то время как естественная. источникасвета,свторымивходамилогичеосвещеннооть не вызывйла.срабатывание .20 скихэлементов И второй группылогических порогового элемента. По номеру засвечен- элементов И и с первым входом (Зй+1)-rd ного световым пятном фотопреобразовате- логйческого элемента И, выход которого ля электронный регистратор определяет соединей с вторыми входами логических расстояние до объекта.,,:: . .::, элементов ИЛИ, выход второго 0-триггера . Дальность действия известного актив- 5 соединен с входом третьего D-триггера и с ного внутрибазового дальномера, -при кото- вторыми входами логических элементов И рой обеспечивается заданная точность .первой группй логических элементов И, вы; измерения, ограничена из-эа того, что обыч- ход третьего 0-триггера — с первыми входаные объекты отражают свет дйффузионно. ми логических элементов И третьей группы

Значит, к окну дальномера возвращается 3О логйческих элементов И и с входом перволишь малая часть из посланного к объекту ro 0-триггера, выход генератора импульсветового потока, убывающая обратно про- сов соединен с вторым входом (Зй+1 -го порционально квадрату расстоянйя до объ-, логического элемента И и синхровходами екта. Поэтому недостаток известного первого, второго и третьего D-триггеров, устройства состоит в снижении точности из- З5 выход каждого из Й RS-триггеров соединен мерения при увеличении дальности "из-за с вторым входом соответствующего логичеувеличения возможности ложного иэмере- . ского элемента И третьей группы логиче ния по максимумам естественной освещен- ских элементов И, а выходы каждого из ности, например блйкам света и логических элементов И третьей группы лоискусственным источникам света, возмож- 4О гичеСких элементов соединен с соответствуно имеющимся на объекте наблюдения. ющими входами регистратора дальности.

Цель изобретения состоит в повышении В устройстве источник света переведен точности измерейия:дальности путем устра- .в импульсный режим работы, введен гененения ложных измерений, связанных с оп- ратор импульсов, выходом соединенный с тическими помехами..:;::: .. 45 управляющим входом каждого из трех со-.

Цель достигается тем,.что в автоматйче- единенных кольцом D-триггеров, благодаское дальномерное устройство, содержа- ря чему цикл работы устройства включает щее приемйый и передающий каналы,. три такта. На первомтакте, когда вединичвключающие соответственно приемную и ном состоянии находится первый О-триггер, :передающую оптические системы, оптиче- 50 источник излучаетсветовой поток в сторону ские оси которых разнесены на базовое объекта наблюдения. Фотопреобразовате расстояние, а также источник света, уста- ли преобразуют световой поток от объекта новленный в фокальной плоскости переда- наблюдения в электрический сигнал, котоющей оптической системы, фотоприемник, рый сравнивается-с порогом в пороговом размещенный в фокальной плоскости при- 55 элементе, соответствующем преобразоваемной оптической системы и выполненный телю. В случае превышения порога в одном в виде линейки из N фотопреобразователей, . или нескольких пороговых элементах открыориентированной вдоль базового расстоя- вается соответствующий из вторых элемен-. ния, N пороговых элементов, вход каждого тов И, благодаря чему соответствующий из которых соединен с выходом соответст- RS-триггер переводится в единичное состо1793419

10

50 яние. Номер одного или нескольких RSтриггеров, переброшенных в единичное состояние в течение первого такта, определяется участками объекта наблюдения, искусственная от источника света устройства или естественная освещенность которых превышает заданный порог. На втором также первый D-триггер переходит в нулевое состояние, а второй 0-триггер принимает единичное состояние. Поэтому источник света выключается и превышение пороговой освещенности не зависит от этого источника, Те участки поверхности объекта наблюдения, естественная освещенность которых выше порога, вызывают срабатыва-15 ние соответствующих из первых элементов

И, которые обнулят соответствующие RSтриггеры. К концу второго такта в единичном состоянии будет только тот RS-триггер, который управляется от фотоэлемента, на который упал световой поток от источника света в первом такте. Во время третьего такта в единичное состояние перебрасывается третий О-триггер, поэтому открывается только тот из третьих элементов И, на второй вход которого поступает единичный сигнал с RS-триггера. В третьем такте регистратор по номеру включенного элемента И из числа третьих элементов регистрирует искомую дальность. При переходе оттретьего 30 такта вновь к первому в единичное состояние перебрасывается первый D-триггер, который по переднему фронту своего импульса включения обнуляет все RS-триггеры, и цикл работы повторяется.

Структурная схема устройства представлена на фиг.1. Устройство содержит две оптические системы 1 и 2. В задней фокальной плоскости оптической системы 1 размещен источник 3 света, B задней фокальной плоскости оптической системы 2 размещена линейка из N числа фотопреобразователей 4. Ориентация линейки фотопреобразователей 4 совпадает с направлением разноса на базовое расстояние В оптических систем 1 и 2. Фотопреобразователи 4 предназначены для преобразования светового потока в электрический сигнал. Выход каждого фотопреобразователя 4 подключен к входу соответствующего порогового элемента 5. Пороговый элемент может быть выполнен в виде, например, ком па ратора. Выход каждого порогового элемента 5 подключен к первому входу соответствующего элемента И 6 из N числа первых элементов И к первому входу соответствующего элемента И 7 из числа вторых элементов И, Выход каждого первого элемента И 6 соединен с R-входом соответствующего RS-триггера 8 через соответствующий элемент ИЛИ 9, а выход каждого элемента И 7 подключен к S-входу соответствующего RS-триггера 8 непосредственно.

Выход каждого RS-триггера 8 через соответствующий элемент И 10 из N числа третьих элементов И соединен с соответствующим входом регистратора 11. Регистратор 11 предназначен для фиксации расстояния до объекта и может быть выполнен, например, в виде линейной шкалы, состоящей иэ набора светоизлучающих диодов. Управляющий вход источника 3 света, второй вход каждого из вторых элементов И 7, первый вход четвертого элемента И 12 подключены к выходу первого 0-триггера 13, соединенному через второй 0-триггера 14 с входом третьего 0триггера 15, Управляющий вход каждого 0триггера 13, 14, 15 соединен с выходом генератора 16 импульсов и вторым входом четвертого элемента И 12. Выход третьего

0-триггера соединен с входом первого 0триггера 13, благодаря чему соединение 0триггеров 13, 14, 15 представляет собой трехразрядной кольцевой сдвиговый регистр. Выход второго D-триггера 14 подключен к второму входу каждого первого элемента И 6. Выход третьего 0-триггера 15 соединен с первым входом каждого третьего элемента И 10. Элементы И 6,7,10,12, элементы ИЛИ 9, RS-триггеры 8 и 0-триггеры 13, 14, 15 являются стандартн ыми элементами двоичной логики и особенностей не имеют.

Работает устройство следующим обра- " зом.

Генератор 16 импульсов непрерывно генерирует импульсную последовательность (фиг.2а) с частотой F. Под воздействием этой последовательности соединенные в кольцо

0-триггеры 13, 14, 15 последовательно во времени по одному переходят в единичное состояние (фиг.2б, в, г) соответственно, В интервале времени, когда первый 0-триггер 13 находится в единичном состоянии, . источник 3 света излучает свет (фиг. 2б).

Этот свет фокусируется оптической системой 1 в виде узкого пучка на объекте наблю-, дения, дальность до которого измеряется;

Отраженный от объекта световой поток, содержащий составляющие от естественной освещенности, освещенности источника 3 света и излучения источников, возможно имеющихся на поверхности объекта, оптической системой 2 проецируется на систему фотопреобразователей 4, где преобразуется в пропорциональные напряжения. Размер светочувствительной поверхности фотопреобразователя 4 выбран соизмеримым размеру светового пятна от источника

3. На фиг. 2 д, е изображены выходные на1793419

7 8 пряжейия для фотопреобразователей с но- щенностью и поэтому классифицируемый мером n(n=1,N) и положения объекта наблю- как помеха, через элемент ИЛИ 9 подается дения вточкеАдляинтервалавремени 1...tz на R-вход соответствующего RS-триггера 8 (фиг. 2д) и для интервала сг,.,тз (фиг,2е). Фиг. и переводит его в нулевое состояние. Поэ2ж отображает аналогичные напряжения 5 тому к моменту времени 12 в единичном для положения объекта наблюдения в точ- состоянии останется только тот RS-триггер ке A. Видеосигналы в моменты времени 8,фотопреобразователькоторогобылоснаt „ t3çàâèñÿòToëüKoîòåñòåñòâåííoéосве- щен источником 3 света, В момент t2 Dщенности объекта наблюдения (фиг.2е, и). В триггер 14 обнуляется, à D-триггер 15 моменты времени tt..л2 на объекте наблю- 10 переводится в единичное состояние, котодается световое пятно от источника 3 света, рое поступает на первый вход всех третьих которое вызывает резкое увеличение напря- элементов И 10, Однако открывается только жения на выходе одного из фотопреобразо- один из этих элементов, а именно тот; котователей 4, например первого (фиг.2д) или рый коммутирован своим вторым входом с последнего (фиг.2ж). Эти напряжения изме- 15 выходом RS-триггера 8; находящимся в единяются во времени позаконуизлучения све- : ничном состоянии.та источником 3 (фиг.2б). Например, для положения объекта в точке А напряжение на Поэтому в интервал времени tg t3 на выходе первого фотопреобрвзователя вход регистратора 11 поступает информа(фиг.2 к) и напряжение на выходе произ- 20 ция с номера фотопреобразователя4, освевольного п-го фотопреобразователя (фиг,2л) - щаембго от источника 3 света. Регистратор резко отличаются наличием импульса от ис- 11 по номеру фотопреобраэователя 4 опреточника 3 света над.уровнем естественной деляет искомую дальность до объекта, На освещенности первого и и-ro фотопреоб-, фиг;,2 н представлена осциллограмма сигразователей, соответственно. Пороговый 25 нала на выходе первого RS-триггера 8 при элемент 5 выделяет превышейие найряже- положении объекта в точке А. На фйг. 2 р ния на выходе фотопреобразователя йад.: представлена осциллограмма сигнала на заданнымпорогом. Поэтому навыходепер-, выходе tl-го триггера 8 (и+1).при том же вого из noporosux элементов 5 "в момейт, . положении объекта и условии, что и-й фотопревышения порога действует импульсдли- 30 преобразователь 4 освещен сверх порога тельностью tz-ц с периодом повторения естественной освещенностью. При поступF/3 заданной амплитуды U (фиг.2 м), Если лении в момент тз очередного импульса с уровень естественной освещенности и-ro генератора 16 по его переднему фронту Dэлемента превышает порог, то на выходе триггер13перебрасываетсявединичноесосоответствующего порогового элемента 5 35 стояние, атриггер15обнуляется. D-триггер действует непрерывное напряжение (фиг,2 13 включает источник 3 света и открывает н) амплитуды U, Поэтому сигнал на выходе — четвертый элемент И 12 на время действия произвольного из вторых элементов И 7 по- сигнала по его второму входу, т.е. на время является только вслучае превышения Il0po- : длительности ti» импульса с выхода генегов в соответствующем элементе 5 в 40 ратора 16 ймпульсов.(r < t2 — t>). Сигнал моменты времени ц...tz включения источйи- . длительностью около длительности т„через ка света. Этот сигнал воздействует íà S- элементы ИЛИ 9 поступает íà R-вход каждовход соответствующего RS-триггера 8 и го й$-триггера-8 и переводит его в нулевое переводитеговедийичйоесостояние.Вмо- состояние. Устройство приходит в исходмент перевода единичного состояния из 45 ное состояниеициклизмерения повторяет первого D-триггера.13 во второй 0-триггер ся, 14 (момент t2) все вторые элементы И 7 ai- Технико-экономический эффект примекрываются по второму входу. Единичный нения предложенного устройства состоит в сигнал с выхода второго D-триггера 14 по- повышении точности измерения дальности ступает на второй вход каждого из первых 50 за счет устранения ложных измерений, выэлементов Иб. Сигнал на выходе любого иэ званных естественной освещенностью объэтих элементов И 6 появляется только в мо- екта наблюдения и другими помехами. Это . мент t2...t2 действия этого импульса при даетвозможностьснизитьтребованиякярналичии сигнала с выхода соответствующе- кости источника света, обеспечивающие загопороговогоэлемента5(фиг.2л},т,е. когда 55 данную точность измерения дальности. соответствующий фотопреобразователь ос- . Поэтому можно понизить мощность и энервещен сверх порога естественной освещен- гоемкость источников питания, применяеностью объекта, а не источником 3. Сигнал мых для обеспечения работы устройства. с выхода элемента И 6, соответствующий Еслиучитыватьтотфакт,чтоданноепредлопревышению порога естественной осве10

1793419 носимой аппаратуры позволяет улучшить коммерческие свойства фотоаппарата при одновременном улучшении качества получаемых фотоснимков за счет лучшей навод5 ки на резкость в автоматическом режиме.

Формула изобретения

Автоматическое дальномерное устройство, содержащее приемный и передающий каналы, включающие соответственно, при- 15 емную и передающую оптические системы, оптические оси которых разнесены на базовое расстояние, а также источник света, установленный в фокальной плоскости передающей оптической системы, фотопри- 20 емник, размещенный в фокальной плоскости приемной оптической системы и выполненный в виде линейки из N фотопреобразователей, ориентированной вдоль базового расстояния, N пороговых элементов, 25 вход каждого иэ которых соединен с выходом соответствующего фотопреобразователя, и регистратор дальности, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точностиопределениядальностидообъекта 30 путем устранения ложных измерений, связанных с оптическими помехами, в устройство введены первая, вторая и третья группы по N логических элементов И, (3N+

+1)-й логический элемент И, N логических 35 элементов MfIM, N RS-триггеров, генератор импульсов и три D-триггера, причем источник света выполнен управляемым, выход . каждого из N пороговых элементов соединен с R-входом соответствующего й$-триг- 40. гера через последовательно соединенные соответствующие логический элемент И жение может найти применение в качестве автоматического дальномера в профессиональных и любительских фотоаппаратах, например, типа "Зенит/35", то снижение энергоемкости источников, а значит, и веса первой группы логических элементов И и логический элемент ИЛИ и к S-входу соответствующего RS-триггера через соответствующий логический элемент И второй группы логических элементов И, выход первого 0-триггера соединен с входом второго

D-триггера, с управляющим входом источника света, с вторыми входами логических элементов И второй группы логических элементов И и с первым входом (3 И+1)-ro логического элемента И, выход которого соединен с вторыми входами логических элементов ИЛИ, выход второго D-триггера соединен с входом третьего О-триггера и с вторыми входами логических элементов И первой группы логических элементов И, выход третьего Р-триггера — с первыми входами логических элементов И третьей группы логических элементов И и с входом первого D-ip rrepa, выход генератора им- пульсов соединен с вторым входом (3N+1) го логического элемента И и с синхровходами первого, второго и третьего Dтриггеров, выход каждого из N RS-триггеров соединен с вторым входом соответствующего логического элемента И . третьей группы логическйх элементов И; а выходы каждого из логических элементов

И третьей группы логических элементов И соединены с соответствующими входами регистратора дальности, 1793419

1793419

4мг.2

Составитель Е. Щербаков

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал . Корректор E. Папп

Заказ 504 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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