Устройство автоматической регулировки экспозиции

 

сес О юэ на.я нс те: н* ескал о п - мчи-"и- к

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

< 697953

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0603.78() 25.т9022/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.79 Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 15.1179 (51)М. Кл.

G 03 В 7/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК

771. 376. .35(088.8) (72) Авторы изобретения

И.В.Гнусарев, В.A.Ëîìîâ и В.В.Минеев.(71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ

ЭКСПОЗИЦИИ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для автоматической регулировки экспозиции в аэрофотоаппаратах.

Известны устройства автоматической регулировки экспозиции, принцип работы которых основан на преобразовании лучистой энергии от объекта съемки в электрической сигнал с помощью фотопреобразователя, сравнении его с опорным сигналом, в результате чего вырабатывается управляющее воздействие для установки нужного времени срабатывания фотозатвора и величины диафрагмы объектива. Точность работы этих устройств недостаточна, и качество снимков невысоко (1) и (2).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство автоматической регулировки экспозиции, содержащее расположенный в фокальной плоскости объектива фотоприемник с блоком развертки,. выходом подключенный через усилитель 2 к первому входу блока совпадения и первому входу блока деления, выход которого через блок селекции подключен к первому входу первого интегратора и ко второму входу первой схемы совпадения, соединенной че1 ез втф>ой интегратор с первым входом блока деления, при этом фотоприемник через усилитель подключен ко второму входу первого блока деления, а выход первого интегратора подключен ко второму входу второго блока деления (3).

Недостатками данного устройства являются относительно невысокая надежность вследствие наличия механического сканера, недостаточно высокая точность и"-за наличия сдвига изображения и относительно малой скорости сканирования, большие габариты и вес. Кроме того известное устройство не позволяет при данной экспозиции оптимизировать соотношение между временем срабатывания фотозатвора и величиной диафрагмы.

Цель изобретения — повышение точности работы устройства и улучшение качества получаемых снимков.

Цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены два блока вычислений, схема сравнения, схема совпадения, пороговое устройство и блок формирования управляющих сигналов, причем выход второго блока деления подключен к первому входу первого блока вычислений, выход к.торого подключен ко входу второй схемы

697953 сравнения и первому входу второй схе— мы ."эвпадения, первый выхэд схемы сравнения соединен со вторым входом

RTýpýé схеMbl совпадения, выход которой подсоединен к первому входу блока формирования управляющих сигналов, второй выход схемы сравнения через пороговое устройство подключен ко второму входу этого же блока, а третий выход схемы сравнения соединен одновременно с третьим входом !0 блока формирования управляющих сигналов и со вторым входом второго блока вычислений, выход которого подключен

K четвертому входу блока формирования управляющих сигналов, а в качест- 5 ве фотоприемника с блоком развертки применен линейный прибор с зарядовой связью и с генератором тактовых импульсов.

Ла чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит объектив 1, линейный прибор 2 с зарядовой связью, генератор 3 тактовых импульсов, усилитель 4, первую схему 5 совпадения, первый блок 6 деления, фотоприемник

7, усилитель 8, блок 9 селекции; первый интегратор 10, второй интегратор

11, второй блок 12 деления, первый блок 13 вычислений, вторую схему 14 сравнения, вторую схему 15 совпаде3О ния, блок 16 формирования управляющих сигналов, пороговое устройство

17, второй блок 18 вычислений.

В фокальной плоскости объектива 1 перпендикулярно направлению движения носителя расположен линейный прибор

2 с зарядовой связью, который преобразует яркость элементарных участков в строках изображения в последовательность зарядовых пакетов. Развертка 40 по кадру осуществляется за счет движения носителя аппаратуры. Генератор

3 тактовых импульсов, соединенный своим первым выходом со входом прибора 2 с зарядовой связью, преднаэна- 4 чен для управления работой последнего. Выход линейного прибора 2 с зарядовой связью через усилитель 4 подключен к первому входу первой схемы 5 совпадения и первому входу первого блока б деления:

Фотоприемник 7 служит для измерения освещенности плоскости полета.

Выход фотоприемника 7 через усилитель 8 подключен ко второму входу первого блока 6 деления, выход первого блока 6 деления подключен ко входу блока 9 селекции, который предназначен для выделения сюжетно важной части иэображения в соответствии с заданными заранее опорными напря- э0 жениями 11,„;„ и U t„,rä,. Выход блока 9 селекции и эдклю ей к э втор эму вх эду церн эй схемы 5 .- r!!! ëäe Hèÿ и первому вхэду перв.эго нн!: >,.и ">ра 10. Первач сp емч 5 l ríttäë. 1 н р : т Голь клю- 65 чевэ1 "э каскада, выход ее сэединен с первым входом B Týpîã э инте гратора 1 1 .

Выходы первогэ и второго интеграторов 10 и 11 соединены соответственно с первым и вторим входом второго бл эка 12 деления. Вторые входы первого и второго интеграторов 10 и 11 соединены со вторым выходом генератора

3 тактовых импульсов, который управляет работой этих интеграторов. Выход второго блока 12 деления подключен ко входу перв го блока 13 вычислений, Первый блок 13 вычислений предназначен для определения времени эффективной выдержки эф по формуле

40 Zr!1н Кс<ь

Ь В А соВ" % где Е„„„„ — минимальное относительное фокусное расстояние;

S — светочувствительность фоо,в5 томатериала;

К вЂ” коэффициент кратности сф светофильтра;

 — средняя яркость сюжетно важной части иэображения и воздушной дымки; Гс,„ — коэффициент пропускания аппаратуры.

Выход первого блока 13 вычислений подсоединен ко входу второй схемы 14 сравнения и первому входу второй схемы 15 совпадения. Вторая схема 14 сравнения предназначена для сравнения вычисленного значения t94, с заданными априорно минимальным,„„„ и максимальным t временем срабатывания мах фотозатвора. Вторая схема 15 совпадения играет роль ключевого каскада.

Первый выход второй схемы 14 сравнения соединен со вторым входом второй схемы 15 совпадения, выход которой подсоединен к первому входу блока 16 фэрмирования управляющих сигналов.

Блок 16 предназначен для формирования управляющих напряжений на установку времени срабатывания фотозатвора U и диафрагмы U . Второй выход второй схемы 14 сравнения подключен через пороговое устройство 17 ко ВТ0рому входу блока 16 формирования управляющих сигналов. Пороговое устройство 17 служит для сравнения величины сигнала со второго выхода второй схемы 14 сравнения с некоторым пороговым напряжением Unop .

Третий, выход второй схемы 14 сравнения подключен через второй блок 18 вычислений к четвертому и непосредственно к третьему входам блока 16 формирования управляющих сигналов, Ко второму входу второго блока 18 вычислений подключен выход второго блока 12 деления. Второй блок 18 вычислений предназначен для вычисления

697953

30

55

60 зтносительного фокусного расстояния и з ф зрмуле

О,5

6 В Г

111111 О 85 СР Cl И

4О Кс

У стройство работает следующим образом.

В фокальной плоскости объектива 1 перпендикулярно направлению движения носителя расположен линейный прибор

2 с зарядовой связью, работой кото рого управляет генератор 3 тактоных импульсов. Линейный прибор 2 с зарядовой связью преобразует освещенность элементарных, участков строки изображения в последовательность зарядовых пакетов ° С помощью генератора 3 тактовых импульсов происходит считывание зарядовых пакетов, в результате чего на выходе линейного прибора 2 формируется последовательность имПульсон, амплитуда которых пропорциональна яркости элементарных участКоВ изображения, С помощью генератора 3 тактовых импульсов осуществляется развертка по строкам. Частота импульсов считывания по строкам прямо пропорциональна скорости движения носителя и фокусному расстоянию объек тина 1 и обратно пропорциональна высоте полета и размерам номинального светочувствительного элемента прибора

2 с зарядовой сняэью. Развертка по кадру получается за счет сдвига изображения, обусловленного движением носителя аппаратурь-, Фотоприемник 7 измеряет освещенность в плоскости полета. Выходные сигналы с прибора 2 с зарядовой связью и фотоприемника 7 после усилен."я поступают на первый блок б деления. Выходной сигнал первого блока б деления представляет собой последовательность импульсов, амплитуда которых пропорциональна суммарному коэффициенту яркости элементарных участков изображения и воздушной дымки. Блок 9 селекции выделяет сюжетно важную часть изображения путем сравнения амплитуды выходных импульсов с первого блока 6 деления с априорно заданными минимальным 1)Р„11„11 и максимальным UJ1111o> уровнями сигнала. Выходной сигнал блока 9 селекции описывается формулой

П«если 1)Р1,1 11 6Upg+ Vpmay, Бс 0 в противном случае, где U — выходной сигнал блока 9

5С селекции;

U — выходной сигнал блока 6 бД деления.

Первая схема 5 совпадения играет роль ключевого каскада, выходной сигнал которого представляет собой последовательность импульс н с амплитудой, пропорциональной яркости сюжетно важных элементарных участков изображения. Выходные сигналы первой схемы з совпадения и блока 9 селекции подаются на входы второго и первого интеграторов 11 и 10 соответственно. Работой первого и нторого интеграторов 10 и 11 управляет генератор 3 тактовых импульсов. Считывание накопленного напряжения производится с частотой кадров. Кроме того„ кадро" вые импульсы обнуляют перный и второй интеграторы 10 и 11.

Выходное напряжение второго интегратора 11 пропорционально суммарной яркости сюжетно важной части иэображения в кадре. Выходное напряжение первого интегратора 10 пропорцчонально площади сюжетно -azûoé части изображения в кадре. Оба эти сигнала подаются на второй бл зк 12 деления, выходное напряжение которого пропорционально средней яркости сюжетно важной части изображения в кадре. По средней яркости сюжетно важной части изображения с помощью первого блока 13 вычисления по формуле (1) осущестнляется расчет необходимой эффективной выдержки. Сигнал, гропорциональный поступает на вход второй схемы

14 сравнения, Вторая схема 14 сравнивает выходной сигнал с первого блока 13 вычисления с заданными априорно опорными напряжениями П!.11 „,„ и

U.,1, 1„ следующим образом:

1) проверка Hэравенства !! =1 и1!1- -Бв- - п1а ;

2) проверка неравенстна

U ь!!, 5в 11ыа 1, 3) проверка неравенства

U вв i i!1. (!

Величина U „. определяется конструктивными нозможностями ф тозатнора, а также, например, ухудшением оптического КПД фотозатвора с уменыяением времени выдержки.

Величина U также о1пзеделяатся конструктив ыми особенностями фотозатвора, допустимым сдвигом изображения, допустимыми геометрическими искажениями изображения (при использовании шторно-щеленого фотозатнорл) и другими причинами, В исходном состоянии диафрагма объектива аэрофотоаппарата полностьн открыта.

Если ныполняется первое нераненстно, то вторая схема 14 сравнения формирует постоянное напряжение, поступающее на вторую схему 16 совпадения, которая играет роль ключевого каскада, и открывающее ее. 01,1ходное напряжение второй схемы 16 совпадения, пропзрцизнальнзе яр ни эффективной выдержки 1зф, .>.г пает в бпок 16 формирования у!1, 69 795 щих сигналов. Блок 16 формирует управляющие напряжения на установку следующих величин времени выдержки и относительного фокусного расстояВ ния Z

H oTHocèòåëüíûì фокусным расстоянием обеспечит качественные снимки с высоким разрешением, что особенно важно при решении задач однаружения малоразмерных объектов. В 1эф

Е = Ее и °

Если выполняется второе неравенст-, Формула изобретения во, то вторая схема 14 формирует сигнал пропорциональный разности Устройство автоматической регулиУ который подается на вход I0 ровки экспозиции, содержащее распопорогового устройства 17. Это встре- ложенный в фокальной плоскости объекчается в случае слабо освещенных тива фотоприемник с блоком развертки, ;объектов. Пороговое устройство 17 :выходом подключецный через усилитель сравнивает выходной сигнал второй .к первому входу блока совпадения и схемы 14 сравнения Ucc c некоторым 15 первому входу блока деления, выход априорно заданным пороговым напряже- которого через блок селекции подклю,нием 0 Если U U,,то выпор . cc - пор чен к первому входу первого интеграходной сигнал порогового устройства тора и ко второму входу первой схемы

17 есть постоянная (например noaomH совпадения, соединенной через второй тельное напряжение которое подается

20 интегратор с первым входом блока дев блок 16 формирования управляющих ления, при этом фотоприемник через сигналов). Блок 16 формирует управл ю усилитель подключен ко второму вхощие напряжения на установку величин ду первого блока деления, а выход и z первого интегратора подключен ко втох

В ma r рому входу второго блока деления, Щ1Д ° ющe e c sr тем

Если U )U то полярность выход- целью повышения точности работы устсс пор ного сигнала порогового устройства Ройства и улучшения качества получае17 меняется на обратную и блок 16 мых снимков дополнительно введены формирования управляющих си1 налов два блока вычислений, схема сравнения, формирует импульс на запрет Фотогра" 30 схема совпадения, пороговое устройстфирования данного кадра. во и блок формирования управляющих

Если выполняется тРетье неРавенство, сигналов, причем, выхрд второго блото вторая схема 4 сравнения форми- ка деления подключен к первому входу

РУет УправлЯюший сигнал, который по первого блока вычислений, выход кодается во второй блок 18 вычислений 35 торого подключен Ко входу второй и блок 16 формирования управляющих схемы сравнения и первому входу втосигналов. ВтоРой блок 18 вычислений рой схемы совпадения, первый выход обеспечивает расчет необходимого зна- схемы сравнения соединен со вторым чения относительного фокусного рас- входом второй схемы совпадения, выход стояния Е по формуле (2) для време 40 которой подсоединен к первому входу ни выдержки t „„„. Выходное напряжеP блока формирования Управляющих с rи ние второго блока 18 вычислений, налов, второй выход схемы сравнения пропорциональное Ер, поступает в через пороговое устройство подключен блок 16 формированйя Управляющих Ко второму входу этого же блока, а сигналов, который формирует Управляю- 5 третий выход схемы сравнения соедиЩие напРЯжениЯ на Установку следующих нен одновременно с третьим входом значений выдержки и относительного блока формирования управляющих сигнафокусного расстояния лов и со вторым входом второго блока

t nr вычислений, выход которого подключен

z = z к четвертому входу блока формироваустройство автоматической Регули" ния управляющих сигналов, а в качестровки экспозиции за счет использова- ве фотоприемника с блоком развертки ния в качестве блока развертки при- применен линейный прибор с зарядовой бора с зарядовой связью будет обла- .,связью и с генератором тактовых имдать, большей надежностью и точностью, пульсов. поскольку в нем нет движущихся меха55 нических часте . роме и Кроме того предло- Истчоники информации, о скает интеграль- принятые во внимание при экспертизе женное устройство допускает н ь« 1. Патент CILIA Р 3947117, ное исполнение, что значительно умень« 1. Патент шает габаритно-весовые х овые характеристи- кл. 355-68, опублик. 1976 °

183 ки. Точность ра оты уст б ы устройства будет 60 . 2. IleTeHT CIIIA 9 3921

975 лучше л чше и за счет больше б л шей скорости кл. 354-23, опублик.1

- 3. Мельканович A.Ô. Основы аэроосмот а изображения по строке ° фотографии, ч. II, МО СССР, опублик,.

Предложенный алгоритм оптимизации .соотношения между временем выдержки 1975 (прототип).

697953

Составитель И.Миронова

Техред С.Мигай Корректор,3.Стец

Редактор Л.Алексеенко

Тираж 548 Подписное

ЦЧИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6570/20

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4