Устройство автоматической регулировки экспозиции Советский патент 1979 года по МПК G03B7/08 

(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ ЭКСПОЗИЦИИ сравнения и первому входу иторой схе мы совпаления, первый выход схемы сравнения соединен со вторым входом BTopot схемы 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 блока формирования управляющих сигна лов и со вторым входом второго блока вычислений, выход которого подключен к четвертому входу блока формирования управлякидих сигналов, а в качест ве фотоприемника с блоком развертки применен линейный прибор с зарядовой связью и с генератором тактовых импульсов. 5а 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 б деления, фотоприемник 7, усилитель 8, бдок 9 селекции; пе вый интегратор 10, второй интеграто 11, второй блок 12 деления,.первый блок 13 вычислений, вторую схему 14 сравнения, вторую схему 15 совпадения, блок 16 формирования управляющих сигналов, пороговое устройство 17, второй блок 18 вычислений, В фокальной плоскости объектива перпендикулярно направлению движени носителя расположен линейный прибор 2с зарядовой связью, который преоб разует яркость элементарных участко в строках изображения в последовате ность зарядовых пакетов. Развертка по кадру осуществляется за счет дви жения носителя аппаратуры. Генерато 3тактовых импульсов, соединенный своим первым выходом со входом прибора 2 q зарядовой связью, предназн чен для управления работой последне го. 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 измере ния освещенности плоскости полета. Выход фотоприемника 7 через усилитель 8 подключен ко второму входу первого блока б деления, выход первого блока б деления подключен ко входу блока 9 селекции, который пре назначен для выделения сюжетно важной части изображения в соответстви с заданными заранее опорными напряжениями , и Lp,v.oi. Выход блока селекции подключен ко второму входу первой схемы 5 спшаленпя и первому входу первого иш IfiaTopa 10. Перва с.хрмгт 5 1:.1впалг;: 1ч (грт- Т роль клюевого каскада, веаход ее соединен с ервым входом второго интегратора 11, ыходы первого и второго интегратоов 10 и И соединены соответственно первым и вторым входом второго блока 12 деления. Вторые входы первого второго интеграторов 10 и 11 содинены со вторым выходом генератора 3 тактовых импульсов, который управяет работой этих интеграторов. Выход второго блока 12 деления подключен ко входу первого блока 13 вычислений. Первый блок 13, вычислений предназначен для .определения времени эффективной выдержки tэф по формуле 10 Z п,1п К 1Ц i. n,.,n о, минимальное относительное фокусное расстояние; -светочувствительность фотоматериала;-коэффициент кратности светофильтра; -средняя яркость сюжетно важной части изображения и воздушной дымки; 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 tg с заданными априорно минимальным t и максимальным временем срабатывания 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 первом входу блока 16 формирования управляющих сигналов. Блок 16 предназначен для формирования управляющих напряжений на установку времени срабатывания фотозатвора Ui и диафрагмы U,. Второй выход второй схемы 14 сравнения подключен через пороговое устройство 17 ковторому 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 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 вычис.лений предназначен для вычисления относительного фокусного расстояния по формуле n.. Устройство работает следующим об разом. В фокальной плоскости объектива перпендикулярно направлению движени носителя расположен линейный прибор 2 с зарядовой связью, работой которого управляет генератор 3 тактовых импульсов. Линейный прибор 2 с заря довой связьюпреобразует освещеннос элементарных.участков стррки изобра жения в последовательность зарядовы пакетов. С помощью генератора 3 так товых импульсов происходит считывание зарядовых пакетов, в результате чего на выходе линейного прибора 2 формируется последовательность имЛульсов, амплитуда которых пропорциональна яркости элементарных учас ков изображения. С помощью генерато ра 3 тактовых импульсов осуществляется развертка по строкам. Частота импульсов считывания по строкам пря мо пропорциональна скорости движени носителя и фокусному расстоянию объ тива 1 и обратно пропорциональна вы соте полета и размерам номинального светочувствительного элемента прибор 2 с зарядовой связью. Развертка по кадру получается за счет сдвига изображения, обусловленного движени ем носителя аппаратуры. 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 6 деления представляет собой последо вательность импульсов, амплитуда которых пропорциональна суммарному коэффициенту яркости элементарных участков изображения и воздушной дым ки. Блок 9 селекции вьщеляет сюжетно важную часть изображения путем сравнения амплитуды выходных импульсов с первого блока 6 деления с априорно заданными минимальным U irnin и максимальным UpffiQy уровнями сигнала. Выходной сигнал блока 9 селекции описывается формулой iUo, если ирт1мби5д:5иь с1 ; БС 1о в противном случае. где и., - выходной сигнал блока 9 ьс селекции; и, - выходной сигнал блока 6 деления. Первая схема 5 совпадения играет роль ключевого каскада, выходной сигнал которого представляет собой последовательность импульс-в с ампли тудой, пропорциональной яркости сюжетно важных элементарных участков изображения. Выходные сигналы первой схемы 5 совпадения и блока 9 селекции подаются на входы второго и первого интеграторов 11 и.10 соответственно. Работой первого и второго интеграторов 10 и 11 управляет генератор 3 тактовых импульсов. Считывание накопленного напряжения производится с частотой кадров„ Кроме того, кадровые импульсы обнуляют первый и второй интеграторы 10 и 11. Выходное напряжение второго интегратора 11 пропорционально суммарной яркости сюжетно важной части изображения в кадре. Выходное напряжение первого интегратора 10 пропорционально площади сюжетно важной части изображения в кадре. Оба эти сигнала подаются на второй блок 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 (1) осуществляется расчет необходимой эффективной выдержки. Сигнал, пропорциональный tэф поступает на вход второй схемы 14 сравнения. Вторая схема 14 сравнивает выходной сигнал с первого блока 13 вычисления с заданными априорно опорными напряжениями и и U-t-j Q следующим образом: 1)проверка наравенства t hii и БВ Ч та .; 2)проверка неравенства 5Е twax 3)проверка неравенства ,,,, еличина U.- определяется конструкивными возможностями фотозатвора, также, например, ухудш-внием оптиеского КПД фотозатвора с уменычеием времени выдержки. Величина также определяется онструктив ыми особенностями фотоатвора, допустиг.мм сдвигом изобраения, допустимыми геометрическими скажениями изображения (при испольовании шторно-щелевого фотозатнора) другими причинами, В исходном состоянии диафрагма бъектива аэрофотоаппарата полностыл ткрыта. Если выполняется первое неравентво, то вторая схема 14 сравнения ормирует постоянное напряжение, оступающее на вторую схему 15 сов-адения, которая играет роль ключеого каскада, и открывающее ее, Bi,t-одное напряжение второй cxeNw 15 овпадения, пропорциональное .и эффективной.выдержки t, погг-ает в блок 16 формирования сигналов. Блок 1G формирует управляющие напряжения на установку следующих величин времени выдержки tg и относительного фокусного рассто ния Z Б эф, 2 minЕсли выполняется второе неравенст во, то вторая схема 14 формирует сиг нал, пропорциональный разности который подается на вход порогового устройства 17. Это встречается в случае слабо освещенных ;объектов. Пороговое устройство 17 сравнивает выходной сигнал второй схемы 14 сравнения U с некоторым априорно заданным пороговым напряже.нием Орор Если и,(, i гюр ходной сигнал порогового устройства 17 есть постоянная (например, положи тельное напряжение, которое подается в блок 16 формирования управляющих сигналов). Блок 16 формирует управля щие напряжения на установку величин t-g и Z в -гпах 2 - Z „, Если Ur-,- и , то полярность выход - пор ного сигнала порогового устройства 17 меняется на обратную и блок 16 формирования управляющих сигналов формирует импульс на запрет фотографирования данного кадра. Если выполняется третье неравенство то вторая схема 14 сравнения формирует управляющий сигнал, который по дается во второй блок 18 вычислений и блок 16 формирования управляющих сигналов. Второй блок 18 вычислений обеспечивает расчет необходимого зн чения относительного фокусного расстояния ZP по формуле (2) для време ни выдержки . Выходное напряжение второго блока 18 вычислений, пропорциональное Zp, поступает в блок 16 формирования управляющих сигналов, который формирует управля щие напряжения на установку следующ значений выдержки и относительного фокусного расстояния В minf 2р ycTpoticTBO автоматической регули ровки экспозиции за счет использова ния в качестве блока развертки прибора с зарядовой связью будет обладать .большейнадежностью и точность поскольку в нем нет движущихся меха нических частей. Кроме того, предло женное устройство допускает интегра ное исполнение, что значительно уме шает габаритно-весовые характеристи ки. Точность работы устройства буде лучше и за счет большей скорости просмотра изображения по строке. Предложенный алгоритм оптимизации соотношения между временем выдержки и относительным фокусным расстоянием обеспеч ит качественные снимки с высоким раэрешением, что особенно важно при решении задач однаружения малоразмерных объектов. Формула изобретения Устройство автоматической регулировки экспозиции, содержащее расположенный в фокальной плоскости объектива фотоприемник с блоком развертки, ВЫХОДОМ подключенный через усилитель 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 через второй 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, отличающее ся тем, что, с целью повышения точности работы устройства и улучшения качества получаемых снимков дополнительно введены два блока вычислений, схема сравнения, схема совпадения, пороговое устройство и блок формирования управляющих сигналов, причем, вых двторого блока деления подключен к первому входу первого блока вычислений, выход которого подключен ко Входу второй схекы сравнения и первому входу второй cxeNBJ совпадения, первый выход cxe№J сравнения соединен со вторым входом второй схемы 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 блока формирования управляющих сигналов и со вторым входом второго блока вычислений, выход которого подключен к четвертому входу блока формирования управляющих сигналов, а в качестве фотоприемника с блоком развертки применен линейный прибор с зарядовой ..связью и с генератором тактовых импульсов, Истчоники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3947117, кл.355-68, опублик.1976. 2.Патент США 3921183, кЛ.354-23, опублик.1975. -Зо Мельканович А.Ф. Основы аэрофотографии, ч. II, МО СССР, опублик, 1975 (прототип).