Устройство измерения освещенности для фотокамеры, способ измерения освещенности для фотокамеры, устройство определения величины выдержки для устройства записи изображений

 

Использование: в системах управления выдержкой для получения изображений движущихся объектов или объектов при изменяющихся условиях освещенности. Сущность изобретения: предложена система определения величины выдержки, измеряющая свет, отраженный от объекта, изображение которого должно быть зарегистрировано, когда срабатывает пусковой ключ первой ступени. Изображение объекта записывается при рассчитанной величине выдержки, когда срабатывает пусковой ключ второй ступени. Если время между срабатыванием пускового ключа первой ступени и пускового ключа второй ступени превышает установленный интервал, схема определения величины выдержки измеряет освещенность второй раз и рассчитывает новую величину выдержки. Если установленный интервал времени опять превышен до срабатывания пускового ключа второй ступени, схема определения величины выдержки измеряет освещенность вновь и рассчитывает новую величину выдержки. Таким образом, даже при изменяющихся условиях освещенности получается правильная величина выдержки фотоснимка. 3 с. и 7 з.п.ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение касается системы управления выдержкой для получения изображения. Более конкретно, данное изобретение относится к определению величины выдержки для получения изображения движущегося объекта или объектов при изменяющихся условиях освещенности.

При получении изображения величина выдержки зависит от количества света, который достигает среды для формирования изображений, такой как пленка. Для определения величины выдержки схема измерения освещенности измеряет свет, отраженный от объекта.

В традиционной фотокамере, когда пользователь нажимает на кнопку затвора, чтобы сделать фотоснимок, срабатывает пусковой ключ первой ступени и пусковой ключ второй ступени. Когда срабатывает пусковой ключ первой ступени, схема автоматического измерения расстояния измеряет расстояние от объекта и схема измерения освещенности измеряет естественную освещенность объекта. Микроконтроллер рассчитывает соответствующую величину выдержки на основании величины освещенности, измеренной схемой измерения освещенности. Когда срабатывает пусковой ключ второй ступени, микроконтроллер дает команду на открытие затвора и устанавливает измеряемую диаграмму на основании величины выдержки, чтобы экспонировать пленку.

Традиционное устройство измерения освещенности измеряет освещенность только один раз на выдержку, и на основании этого единственного измерения определяется скорость затвора. Однако условия между приведением в действие пусковых ключей первой и второй ступени могут изменяться. Может переместиться объект, может переместиться камера, или может измениться освещенность. Пользователь не сможет сделать снимок с правильной выдержкой, если объект движется в промежуток времени до срабатывания пускового ключа второй ступени, поскольку величина выдержки была определена в соответствии с освещенностью, измеренной до движения объекта.

Следовательно, пользуясь традиционным устройством для измерения освещенности, пользователь может и не получить фотоснимок, имеющий правильную выдержку, поскольку затвор срабатывает в соответствии с величиной выдержки, рассчитанной по заранее измеренной величине освещенности, а естественная освещенность объекта может измениться до срабатывания пускового ключа второй ступени.

В основу настоящего изобретения положена задача создания устройства последовательного измерения освещенности для фотокамеры и способа управления им, которые позволяют устранить проблемы и недостатки известных устройств.

Данная задача согласно первому аспекту изобретения достигается с помощью устройства измерения освещенности для фотокамеры, содержащего пусковые ключи первой и второй ступени, выполненные с возможностью приведения их в действие пользователем, средство измерения естественной освещенности объекта и средство расчета величины выдержки, в котором согласно изобретению средство измерения естественной освещенности объекта выполнено с возможностью последовательного измерения естественной освещенности через каждый заданный интервал времени при не приведении в действие пускового ключа второй ступени в течение заданного интервала времени после срабатывания пускового ключа первой ступени, а средство расчета величины выполнено с возможностью расчета выдержки по освещенности, измеренной последней к моменту, когда срабатывает пусковой ключ второй ступени.

Предпочтительно, чтобы устройство содержало также средство измерения расстояния между фотокамерой и объектом; средство определения чувствительности пленки, установленной в фотокамере; средство экспонирования пленки, установленной в фотокамере; средство передвижения отснятой пленки, средство предупреждения пользователя о том, что измеренная величина освещенности слишком низкая при слабой естественной освещенности объекта.

Целесообразно, чтобы средство определения было выполнено с возможностью определения чувствительности пленки, а средство измерения было выполнено с возможностью измерения расстояния, при срабатывании пускового ключа первой ступени, имелось средство установки скорости затвора на минимальное значение при слишком слабой естественной освещенности объекта и максимальное значение при слишком сильной естественной освещенности объекта, причем средство расчета величины выдержки было выполнено с возможностью ее определения в соответствии с измеренным расстоянием от объекта и измеренной величиной освещенности при величинах естественной освещенности, находящихся в интервале от более чем слишком слабая до менее чем слишком сильная, при этом имелось средство приведения в действие затвора в соответствии с определенной величиной выдержки при срабатывании пускового ключа второй ступени.

Желательно, чтобы средство измерения естественной освещенности включало в себя средство измерения истекшего времени и определения, является ли естественная освещенность объекта слишком слабой или слишком сильной при истечении этого истекшего времени.

Данная задача согласно второму аспекту изобретения достигается с помощью способа измерения освещенности для фотокамеры с пусковыми ключами первой и второй ступени, заключающегося в измерении естественной освещенности объекта при срабатывании пускового ключа первой ступени и расчета величины выдержки, в котором согласно изобретению определяют, истекло ли предварительно заданное время после того, как сработал пусковой ключ первой ступени, пока пусковой ключ второй ступени не приведен в действие, осуществляют последовательное измерение естественной освещенности объекта через каждый заданный интервал времени при не приведении в действие пускового ключа второй ступени по истечении заданного времени после срабатывания пускового ключа первой ступени, а расчет величины выдержки производят на основании величины освещенности, измеренной последней перед приведением в действие пускового ключа второй ступени.

Предпочтительно, чтобы определяли чувствительность пленки, установленной в фотокамере, и измеряли расстояние до объекта при приведении в действие пускового ключа первой ступени, устанавливали минимальную скорость затвора, если естественная освещенность объекта слишком слабая, и максимальную - если освещенность вокруг объекта слишком сильная, при этом величину выдержки устанавливают в соответствии с измеренной освещенностью, если величина освещенности находится в интервале от больше чем слишком слабая до меньше чем слишком сильная; и осуществляют фотосъемку при определенной величине выдержки.

Данная задача согласно последнему аспекту изобретения достигается посредством устройства определения величины выдержки для устройства записи изображений, содержащего средство записи изображения объекта, измеритель освещенности, предназначенный для измерения освещенности объекта; средства приведения в действие записи изображения, и средство приведения в действие измерителя освещенности, в котором согласно изобретению средство приведения в действие измерителя освещенности выполнено с возможностью его приведения через заданные интервалы времени множество раз, начиная со времени, когда измеритель освещенности сработал впервые для измерения освещенности на объекте при срабатывании средства записи изображения.

Предпочтительно, чтобы средством записи изображения являлась светочувствительная среда, а средством приведения в действие средства записи изображения являлся затвор.

Целесообразно, чтобы скорость затвора определяли в соответствии с последним измерением освещенности, выполненным измерителем освещенности перед приведением в действие затвора.

Желательно, чтобы скорость затвора определяли в соответствии со средней величиной освещенности, полученной измерителем освещенности в интервале времени между первым срабатыванием и временем срабатывания затвора.

Не ограничивающие предложенное изобретение варианты его осуществления будут изложены в последующем подробном описании изобретения со ссылками на чертежи, где на фиг. 1 изображена блок-схема, показывающая устройство последовательного измерения освещенности, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2 - детальная электрическая схема измерения освещенности устройством последовательного измерения освещенности, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; на фиг. 3 - график, изображающий период зарядки конденсатора схемы измерения освещенности в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения; на фиг. 4 - блок-схема технологического процесса операций способа последовательного измерения освещенности, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения; и на фиг. 5 - временная диаграмма, изображающая работу устройства последовательного измерения освещенности согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.

Система определения величины выдержки измеряет свет, отраженный от объекта, изображение которого должно быть зарегистрировано, когда срабатывает пусковой ключ первой ступени. Изображение объекта регистрируется при рассчитанной величине выдержки, когда срабатывает пусковой ключ второй ступени. Если время между приведением в действие пускового ключа первой ступени и пускового ключа второй ступени превышает заданный интервал, схема определения величины выдержки измеряет освещенность второй раз и рассчитывает новую величину выдержки. Если заданное время вновь истекает до приведения в действие пускового ключа второй ступени, схема определения величины выдержки измеряет освещенность вновь и рассчитывает вторую новую величину выдержки. Следовательно, если объект, чье изображение должно быть зарегистрировано, перемещается между моментами срабатывания пусковых ключей первой и второй ступени, для регистрации изображения будет использована новая величина выдержки. Кроме того, если условия освещенности изменяются между срабатыванием пусковых ключей первой и второй ступени, схема определения величины выдержки определит новую величину выдержки на основании новых условий освещенности.

Как показано на фиг. 1, устройство последовательного измерения освещенности согласно варианту осуществления настоящего изобретения управляется микроконтроллером 40. Микроконтроллер 40 соединен с пусковым ключом первой ступени S1, пусковым ключом второй ступени S2, схемой автоматического измерения расстояния 10, схемой измерения освещенности 20, датчиком чувствительности пленки 30, и контактами ключей S1 и S2.

Схема автоматического измерения расстояния 10 измеряет расстояние между фотокамерой и снимаемым объектом. Схема измерения освещенности 20 измеряет естественную освещенность объекта. Датчик чувствительности пленки 30 измеряет чувствительность пленки. Микроконтроллер также управляет затвором 50, исполнительным механизмом 60 двигателя и информационным дисплеем 70. Схема измерения освещенности может быть выполнена в нескольких формах. Например, можно использовать измеритель отраженного света, такие как точеный, усредняющий или матричный измерители.

На фиг. 2 представлено схематическое изображение варианта схемы измерения освещенности, которая может использоваться в данном изобретении. Схема измерения освещенности включает в себя фоторезистивный светопринимающий элемент Cds. Величина сопротивления светопринимающего элемента Cds изменяется в соответствии с количеством света на нем.

Микроконтроллер передает сигналы на схему измерения освещенности на клемму со знаком "out" и принимает сигналы на клемме со знаком "in".

Схема измерения освещенности включает в себя компаратор IC1 и три биполярных транзистора T1, T2 и T3. Каждый транзистор T1, T2 и T3 содержит базу, коллектор и эмиттер. Источник напряжения Vcc и конденсатор C1 соединены параллельно между нулевой точкой и эмиттером транзистора T1. Коллектор транзистора T2 соединен с базой транзистора T1, а эмиттер транзистора T2 соединен с нулевой точкой. База транзистора T2 принимает входной импульс от микроконтроллера 40 на клемме "out".

Коллектор транзистора T1 подсоединен к резистору R1, светопринимающему элементу Cds, переменному резистору VR1 и резистору R4. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения между коллектором транзистора T1 и нулевой точкой. Выход делителя напряжения подсоединен к инвертирующему входу компаратора IC1. Светопринимающий элемент Cds и переменный резистор VR1 соединены параллельно между коллектором транзистора T1 и резистором R3. Резистор R3 соединяет светопринимающий элемент Cds с неинвертирующим входом компаратора IC1 и с нулевой точкой через конденсатор C2.

Коллектор биполярного транзистора T3 подсоединен к неинвертирующему входу компаратора IC1, а эмиттер транзистора T3 соединен с нулевой точкой. База транзистора T3 подсоединена к базе транзистора T1 и коллектору транзистора T2. Выход компаратора IC1 подсоединен к резистору R4 и микропроцессору 40 через клемму "in".

Работа фотокамеры согласно варианту осуществления настоящего изобретения будет описана со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Как показано на фиг. 4 при пуске подается электрическое питание (операция 100). Микроконтроллер 40 инициализирует все рабочие схемы, параметры и внутренний таймер (операция 110), а затем определяет, сработал ли пусковой ключ первой ступени S1 (операция 120). Когда пользователь нажимает на кнопку затвора, чтобы сделать снимок объекта, срабатывает пусковой ключ первой ступени S1 и соответствующий электрический сигнал вводится в микроконтроллер 40.

Микроконтроллер 40 проверяет состояние напряжения и состояние зарядки стробирующего элемента, или вспышки, не показанной на чертежах (операция 130), и измеряет чувствительность пленки, заряженной в фотокамеру. Датчик чувствительности пленки 30 определяет чувствительность пленки и передает электрический сигнал, соответствующий чувствительности пленки, микроконтроллер 40 (операция 140).

Микроконтроллер 40 вырабатывает (операция 140) приводной сигнал "out" высокого или низкого уровня и приводит в действие схему измерения освещенности 20, чтобы измерить естественную освещенность объекта после завершения упомянутой выше операции (операция 150). Затем микроконтроллер 40 производит отчет времени до тех пор, пока сигнал высокого уровня не выработается схемой измерения освещенности 20 с помощью внутреннего таймера.

Приводной сигнал "out" высокого уровня, выработанный микроконтроллером 40, прикладывается к базовому входу транзистора T2 схемы измерения освещенности 20, и транзистор T2 включается (ON). После включения транзистора T2 электрический потенциал на коллекторе транзистора T2 снижается и сигнал низкого уровня прикладывается к базам транзисторов T1 и T3. Транзистор T1 включается (ON), а транзистор T3 выключается (OFF).

Схема измерения освещенности 20 измеряет естественную освещенность объекта, когда транзистор T1 включается (ON), и питание прикладывается к светопринимающему элементу Cds. Резисторы R1 и R2 делят напряжение, прикладываемое к схеме измерения освещенности 20, и, таким образом, определяют опорное напряжение, приложенное к инвертирующему входу компаратора IC1.

Напряжение, прикладываемое через транзистор T1, заряжает конденсатор C2 в соответствии с величиной сопротивления светопринимающего элемента Cds. Величина напряжения светопринимающего элемента Cds изменяется в зависимости от естественной освещенности объекта. Скорость зарядки конденсатора C2 изменяется в зависимости от величины сопротивления светопринимающего элемента Cds.

Когда напряжение, прикладываемое к неинвертирующему входу компаратора IC1, выше напряжения, прикладываемого к инвертирующему входу компаратора IC1, из-за увеличения зарядного напряжения конденсатора C2 выход компаратора IC1 изменяется с низкого уровня на высокий уровень. Этот выходной сигнал затем передается на микроконтроллер 40 (операция 160).

Микроконтроллер 40 считает число счета внутреннего таймера и определяет условие освещенности объекта, когда сигнал высокого уровня появляется на выходе "in" схемы измерения освещенности 20. Микроконтроллер 40 определяет, что освещенность объекта слишком высокая, если считанное число счета меньше первой заданной величины, и слишком низкая, если считанное число выше второй заданной величины. Микроконтроллер 40 определяет, что освещенность высокая, если число счета меньше восьми, и низкая, если число счета выше восьмидесяти.

На фиг. 3 изображена скорость зарядки конденсатора C2 при разных условиях освещенности A, B и C. Кривая A соответствует сильной освещенности, а кривая C - слабой освещенности, исходя из скорости зарядки конденсатора, изменяющейся в зависимости от естественной освещенности объекта. Кривая B соответствует освещенности между A и C.

Если освещенность слишком низкая (операция 170), микроконтроллер 40 предупреждает пользователя через информационный дисплей 70 (операции 180 - 190). Микроконтроллер 40 также устанавливает скорость затвора на минимальную или самую медленную. Если освещенность слишком высокая (операция 200), микроконтроллер 40 устанавливает скорость затвора на максимальную или наиболее быструю (операция 210).

Микроконтроллер 40 определяет скорость затвора (операция 220) посредством приведения в действие программы автоматической выдержки в соответствии с измеренным числом счета, если измеренное число счета находится между первой и второй заданными величинами, и, следовательно, освещенность не является ни слишком низкая, ни слишком высокая.

Микроконтроллер 40 измеряет расстояние между фотокамерой и объектом посредством приведения в действие схемы автоматического измерения расстояния 10 после определения скорости затвора в зависимости от освещенности объекта. Затем микроконтроллер 40 осуществяет автоматический расчет расстояния (операция 230 - 240) в соответствии с измеренным расстоянием.

После автоматического расчета расстояния микроконтроллер 40 определяет (операция 250), сработал ли пусковой ключ второй ступени S2, и определяет (операция 260), прошло ли заданное время, в течение которого не был приведен в действие пусковой ключ второй ступени S2. Если заданное время прошло, микроконтроллер 40 возвращается к операции 180. В операции 150 микроконтроллер 40 приводит в действие схему измерения освещенности 20, чтобы измерить освещенность.

Следовательно, если объект измерил положение, или камера измерила положение, микроконтроллер 40 рассчитывает новую величину выдержки. Если изменяется освещенность между срабатыванием пусковых ключей первой и второй ступени, также рассчитывается новая величина выдержки. Микроконтроллер 40 рассчитывает величины выдержки на основании величины освещенности, измеренной непосредственно перед срабатыванием пускового ключа второй ступени S2 после последовательного измерения естественной освещенности объекта, если пусковой ключ второй ступени S2 не приводится в действие в течение заданного времени.

Микроконтроллер 40 делает снимок объекта, когда сработал пусковой ключ второй ступени (операция 270). Микроконтроллер 40 управляет затвором 50 в соответствии с величиной выдержки, определенной в операции 220. После экспонирования отрезка пленки микроконтроллер 40 перемещает пленку за счет приведения в действие исполнительного механизма 60 двигателя и завершает все операции (операция 280 - 290).

Пусковой ключ второй ступени приводится в действие нажатием затвора и измерением естественной освещенности объекта. Естественная освещенность объекта последовательно измеряется, если пусковой ключ второй ступени не был приведен в действие в течение заданного времени, благодаря чему получается фотоснимок, имеющий удовлетворительную выдержку в соответствии с изменением объекта или фотокамеры до того, как сработал пусковой ключ второй ступени S2.

Настоящее изобретение было описано на примере работы фотокамеры. Однако оно может быть использовано и в других устройствах, где измеряется освещенность движущегося объекта или при изменяющихся условиях освещенности. Например, настоящее изобретение может использоваться в оптическом измерительном устройстве. Кроме того, оно отличается низкой стоимостью производства и высокой надежностью.

Хотя были раскрыты и описаны только предпочтительные варианты осуществления изобретения и его модификации, следует понимать, что возможны другие варианты и модификации изобретения, не выходящие за рамки объема прилагаемой формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Устройство измерения освещенности для фотокамеры, содержащее пусковые ключи первой и второй ступени, выполненные с возможностью их приведения в действие пользователем, средство измерения естественной освещенности объекта и средство расчета величины выдержки, отличающееся тем, что средство измерения естественной освещенности объекта выполнено с возможностью последовательного измерения естественной освещенности через каждый заданный интервал времени при не приведении в действие пускового ключа второй ступени в течение заданного интервала времени после срабатывания пускового ключа первой ступени, а средство расчета величины выдержки выполнено с возможностью расчета выдержки по освещенности, измеренной последней к моменту, когда срабатывает пусковой ключ второй ступени.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит также средство измерения расстояния между фотокамерой и объектом; средство определения чувствительности пленки, установленной в фотокамере; средство экспонирования пленки, установленной в фотокамере; средство передвижения отснятой пленки, средство предупреждения пользователя о том, что измеренная величина освещенности слишком низкая при слабой естественной освещенности объекта.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что средство определения выполнено с возможностью определения чувствительности пленки, а средство измерения выполнено с возможностью измерения расстояния, при срабатывании пускового ключа первой ступени, имеется средство установки скорости затвора на минимальное значение при слишком слабой естественной освещенности объекта и на максимальное значение при слишком сильной естественной освещенности объекта, причем средство расчета величины выдержки выполнено с возможностью ее определения в соответствии с измеренным расстоянием от объекта и измеренной величиной освещенности при величинах естественной освещенности, находящихся в интервале от более, чем слишком слабая до менее, чем слишком сильная, при этом имеется средство приведения в действие затвора в соответствии с определенной величиной выдержки при срабатывании пускового ключа второй ступени.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что средство измерения естественной освещенности включает в себя средство измерения истекшего времени и определения, является ли естественная освещенность объекта слишком слабой или слишком сильной при истечении этого истекшего времени.

5. Способ измерения освещенности для фотокамеры с пусковыми ключами первой и второй ступени, заключающийся в измерении естественной освещенности объекта, при срабатывании пускового ключа первой ступени и расчета величины выдержки, отличающийся тем, что определяют, истекло ли предварительно заданное время после того, как сработал пусковой ключ первой ступени, пока пусковой ключ второй ступени не приведен в действие, осуществляют последовательное измерение естественной освещенности объекта через каждый заданный интервал времени при не приведении в действие пускового ключа второй ступени по истечении заданного времени после срабатывания пускового ключа первой ступени, а расчет величины выдержки производят на основании величины освещенности, измеренной последней перед приведением в действие пускового ключа второй ступени.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что определяют чувствительность пленки, установленной в фотокамере, и измеряют расстояние до объекта при приведении в действие пускового ключа первой ступени, устанавливают минимальную скорость затвора, если естественная освещенность объекта слишком слабая, и максимальную - если освещенность вокруг объекта слишком сильная, при этом величину выдержки устанавливают в соответствии с измеренной освещенностью, если величина освещенности находится в интервале от больше чем слишком слабая до меньше чем слишком сильная, и осуществляют фотосъемку при определенной величине выдержки.

7. Устройство определения величины выдержки для устройства записи изображений, содержащее средство записи изображения объекта, измеритель освещенности, предназначенный для измерения освещенности объекта; средство приведения в действие средства записи изображения, и средство приведения в действие измерителя освещенности, отличающееся тем, что средство приведения в действие измерителя освещенности выполнено с возможностью его приведения в действие через заданные интервалы времени множество раз, начиная со времени, когда измеритель освещенности сработал впервые для измерения освещенности на объекте при срабатывании средства записи изображения.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средством записи изображения является светочувствительная среда, а средством приведения в действие средства записи изображения является затвор.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что скорость затвора определяют в соответствии с последним измерением освещенности, выполненным измерителем освещенности перед приведением в действие затвора.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что скорость затвора определяют в соответствии со средней величиной освещенности, полученной измерителем освещенности в интервале времени между первым срабатыванием и временем срабатывания затвора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5