УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭКСПОЗИЦИИ Российский патент 2001 года по МПК G03B7/83 G03B7/93 

Предложение относится к области фотографической техники и может быть использовано в качестве регулятора экспозиции для фотографических аппаратов съемки земной поверхности из космоса.

Автоматические регуляторы экспозиции широко известны. Они представляют собой устройства с обратной связью [1], определяющие среднюю яркость объектов по полю кадра, сравнивающие ее с требуемой величиной и выставляющие необходимые выдержку и диафрагменное число.

Для повышения точности регулирования экспозиции из рассмотрения исключаются особо яркие (например облака, блики и т.д.) и особо темные объекты и регулирование осуществляется по средней яркости сюжетно важной части кадра. Это достигается путем сравнения нормированного (по сигналу от фотоэлемента, пропорциональному средней яркости всего кадра) сигнала от фотоприемника с малым углом поля зрения, сканирующего поле кадра, с установленными минимальным и максимальным значениями. Сигналы, удовлетворяющие заданному диапазону, считаются принадлежащими сюжетно важной части кадра и по ним определяется средняя яркость кадра и выставляется экспозиция.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для регулирования экспозиции по средней яркости сюжетно важной части кадра [2], содержащее измеритель яркости с малым углом зрения, включающий объектив с встроенной диафрагмой, блок развертки и фотоприемник, обзорный фотоприемник, два блока деления, два интегратора, блок селекции, блок совпадения, блок сравнения, усилитель-преобразователь, электромотор, редуктор и фотоаппарат, включающий объектив и фотозатвор, причем выход фотоприемника измерителя яркости соединен с первыми входами блока совпадения и первого блока деления, второй вход которого соединен с выходом обзорного фотоприемника, а выход - с первым входом блока селекции, на второй и третий входы которого подаются соответствующие фиксированные сигналы. Выход блока селекции соединен с входом второго интегратора и вторым входом блока совпадения, выход которого соединен с входом первого интегратора, а выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока деления, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, на второй вход которого подается фиксированный сигнал, а выход соединен с входом усилителя-преобразователя. Выход усилителя-преобразователя соединен с электромотором, который через редуктор соединен с фотозатвором и объективом фотоаппарата и встроенной диафрагмой объектива измерителя яркости.

Недостатком прототипа является низкая точность выделения сюжетно важной части при значительном количестве особо ярких (или особо темных) объектов (например, съемка небольшого участка земной поверхности в разрывах облачности) вследствие существенного увеличения (снижения) средней яркости всего кадра, а следовательно, уменьшения (увеличения) значения нормированных яркостей впредь до значений, когда нормированные яркости от сюжетно важной части не удовлетворяют установленным уровням, а от сюжетно неважной - удовлетворяют.

Цель настоящего предложения состоит в обеспечении точного выделения сюжетно важной части кадра независимо от того, какую в процентном отношении часть кадра она занимает.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены бортовая цифровая вычислительная машина, блок сопряжения, блок деления и два усилителя-преобразователя.

В различных условиях съемки величины, задающие верхний U_Rmax и нижний U_Rmin уровни нормированного сигнала от сюжетно важной части, необходимо изменять, причем в зависимости от коэффициента пропорциональности
K = U_АПР/U_E,
где U_АПР - априорное значение средней яркости объектов земной поверхности при отсутствии особо ярких (особо темных) объектов;
U_E - реальная средняя яркость объектов всего кадра, требуемые уровни ограничения в реальных условиях примут значения
U_Rmax = K U^* _Rmax
U_Rmin = K U^* _Rmin
где (U^* _Rmax и U^* _Rmin - соответствующие априорно заданные (фиксированные) значения.

Поскольку при реальной съемке земной поверхности яркости объектов сюжетно важной части существенно отличаются от особо ярких (темных) объектов, то значение U_АПР могут задаваться загрубленно и вычисляться непосредственно на борту космического аппарата, исходя из географической широты снимаемого участка и статистических яркостных характеристик региона.

Структурная схема заявляемого устройства представлена на чертеже.

Устройство для регулирования экспозиции состоит из измерителя 1 яркости с малым углом зрения, включающего объектив 2 с встроенной диафрагмой, блока 3 развертки и фотоприемника 4. Выход фотоприемника 4 соединен с первыми входами блока 5 совпадения и блока 6 деления. Выход обзорного фотоприемника 7 соединен с вторыми входами блока 6 деления и блока 8 деления, первый вход которого соединен через блок 9 сопряжения с бортовой цифровой вычислительной машиной (БЦВМ) (на схеме не показана). Выход блока 8 деления соединен с первыми входами усилителей-преобразователей 10 и 11, на вторые входы которых подаются соответствующие фиксированные сигналы, а выходы соединены соответственно с вторым и третьим входами блока 12 селекции. Выход блока деления 6 соединен с первым входом блока 12 селекции, выход которого соединен с входом интегратора 13 и вторым входом блока 5 совпадения, выход которого соединен с входом интегратора 14, а выходы интеграторов 13 и 14 соединены соответственно с вторым и первым входами блока 15 деления. Выход блока 15 деления соединен с первым входом блока 16 сравнения, на второй вход которого подается фиксированный сигнал, а выход соединен с входом усилителя-преобразователя 17, выход которого соединен с электромотором 18, который через редуктор 19 соединен с фотозатвором 20 и объективом 21 фотоаппарата 22 и встроенной диафрагмой объектива 2 измерителя яркости 1.

Устройство работает следующим образом. Участок земной поверхности, попадающий в кадр фотоаппарата 22, сканируется измерителем яркости 1. Получаемый с фотоприемника 4 сигнал U_B(t) пропорционален яркости элементарных участков поля объектов. Одновременно с помощью обзорного фотоприемника 7 измеряется освещенность в плоскости полета и формируется сигнал U_E, пропорциональный средней яркости всего кадра. С БЦВМ через блок 9 сопряжения в блок 8 деления поступает сигнал U_АПР и определяется коэффициент пропорциональности между ожидаемой и реальной средней яркостью объектов К = U_АПР/U_E.

Полученное значение К подается на усилители-преобразователи 10 и 11, на вторые входы которых уже поданы фиксированные априорно заданные уровни ограничения U^* _Rmax и U^* _Rmin. Усилители-преобразователи 10 и 11 поставляют в блок селекции 12 требуемые значения уровней ограничения U_Rmax и U_Rmin, определяемых как
U_Rmax = K U^* _Rmax
U_Rmin = K U^* _Rmin.

Блок 6 деления вырабатывает нормированный сигнал
U_R(t) = U_B(t)/U_E,
который поступает на блок 12 селекции, который в соответствии с уровнями ограничения U_Rmax и U_Rmin формирует сигнал U_C(t), а именно: удовлетворяет диапазону - U_C(t) = U₀, не удовлетворяет - U_C(t) = 0. В промежутках времени Δt₁,Δt₂,..., где U_C(t) = U₀ блок 5 совпадения пропускает сигнал U_B(t) на интегратор 14, с выхода которого идет селективный сигнал

Интегратор 13 формирует сигнал U_S, пропорциональный общему времени, когда U_C(t) = U₀, а следовательно, площади сюжетно важной части кадра. В блоке 15 деления получается сигнал U^* _B = U_BC/U_S, пропорциональный средней яркости сюжетно важной части кадра, который сравнивается в блоке 16 сравнения с опорным сигналом U_ОП, выбираемым с учетом светочувствительности фотопленки, и полученный сигнал ΔU = U*B

-U_ОП после усиления в усилителе-преобразователе 17 управляет электромотором 18, который через редуктор 19 устанавливает в фотоаппарате 22 выдержку и диафрагменное число. Обратная связь осуществляется диафрагмированием объектива 2. Передаточные отношения редуктора 19 и законы обратной связи выбраны так, что к моменту, когда ΔU = 0, на фотоаппарате 22 устанавливаются требуемые выдержка и диафрагменное число.

Таким образом, устройство позволяет по загрубленной оценке ожидаемой яркости объектов земной поверхности осуществлять точное регулирование экспозиции.

Список используемой литературы:
1. Мельканович А.Ф. Фотографические средства и их эксплуатация. Учебник. МО СССР, 1984.

2. Сизов А.И. Выбор оптимальной экспозиции и ее автоматическое регулирование при воздушном фотографировании. Ж. научн, и прикл. фотогр. и кинематогр., 1970, т. 15, вып.6.

Изобретение относится к фотографической технике и может быть использовано для регулирования экспозиции в фотографических аппаратах. Устройство содержит цифровую вычислительную машину, блок сопряжения, блок деления и два усилителя-преобразователя. Первый вход блока деления соединен через блок сопряжения с бортовой цифровой вычислительной машиной, второй - с выходом обзорного фотоприемника, а выход соединен с первыми входами усилителей-преобразователей. На вторые входы усилителей-преобразователей подаются соответствующие фиксированные сигналы, а их выходы соединены с вторым и третьим входами блока селекции. Устройство позволяет по загрубленной оценке ожидаемой яркости объектов земной поверхности осуществлять точное регулирование. 1 ил.

Устройство для регулирования экспозиции, содержащее измеритель яркости с малым углом зрения, включающий объектив с встроенной диафрагмой, блок развертки и фотоприемник, обзорный фотоприемник, два блока деления, два интегратора, блок селекции, блок совпадения, блок сравнения, усилитель-преобразователь, электромотор, редуктор и фотоаппарат, включающий объектив и фотозатвор, причем выход фотоприемника измерителя яркости соединен с первыми входами блока совпадения и первого блока деления, второй вход которого соединен с выходом обзорного фотоприемника, а выход - с первым входом блока селекции, на второй и третий входы которого подаются соответствующие фиксированные сигналы, а выход соединен с входом второго интегратора и вторым входом блока совпадения, выход которого соединен с входом первого интегратора, а выходы первого и второго интеграторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока деления, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, на второй вход которого подается фиксированный сигнал, а выход соединен с входом усилителя-преобразователя, выход которого соединен с электромотором, который через редуктор соединен с фотозатвором и объективом фотоаппарата и встроенной диафрагмой объектива измерителя яркости, отличающееся тем, что дополнительно введены бортовая цифровая вычислительная машина, блок сопряжения, блок деления и два усилителя-преобразователя, причем первый вход блока деления соединен через блок сопряжения с бортовой цифровой вычислительной машиной, второй - с выходом обзорного фотоприемника, а выход соединен с первыми входами усилителей-преобразователей, на вторые входы которых подаются соответствующие фиксированные сигналы, а выходы соединены с вторым и третьим входами блока селекции.