Устройство для автоматической регулировки экспозиции Советский патент 1983 года по МПК G03B7/08 

1.. - Изобретение относится к приборострое нию и может быть использовано для автоматической регулировки экспозиции в аэрофотоаппаратах. Известно устройство для автоматичес кой регулировки экспозиции, в котором лучистая энергия от объекта съемки преобразуется с помощью фотопреобразоватепя в электрический сигнал, который сравнивают с опорным сигналом,в результате чего вырабатьюается управляющее воздействие для установки нужного времени срабатывания фотозатвора и величи ны диафрагм объектива ll . Недостатком данного устройства является невозможность учета распределения яркости снимаемого объекта по полю кадра. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для автоматической регулировки экс позиции, содержащее два фотоприемника выходами подключенных к первому и вто рому усилителям, причем один из фотоприемников расположен в фокальной плос кости объектива и вьщолнен на основе линейного прибора с зар1щовой свяэьЮ| соединенного с генератором тактовых импульсов, первую схемусовпадения, вы ходом через первый интегратор подключенную к первому входу блока деления, второй интегратор, подключенный выходом к второму входу блока деления, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычислений и входом первого блока вычисления, выход которого соединен с первым входом второй схемы совпадения н с входом схемысравнения. причем выход второго блока вычислений соединен с первым входом блока формирования управляющих сигналов, перюыЕЙ схемы сравнения соединен с вторым входом второй схемы совпадения, выходом подключенной к пятому входу блока формирования управлякших сигналов, второй выход схемы сравнения через второе пороговое устройство соединен с третьим входом блока формирования управляюших сигналов, третий вькод схемы сравнения подключен одновременно к второму входу блока формирования управляющих сигналов и к первому входу второго блока вычислений, и выход третьего интегратора через первое пороговое устройство подключен к четвертому входу блока формирования управляющих сигналов t2 Т .. Однако известное устройство имеет недостаточную точность установки экспо зиции, так как не производится построчный анализ изображения. Кроме того, изза неточногЬ определения плодащи, занимаемой облаками в кадре, ухудшает- ся работа блока формирования управляющих сигналов по формированию сигналов, запрещающих фотографирование, а следовательно, возрастает расход фотопленки. Целью изобретения является повышение точности установки экспозиции и умвньшение расхода фотопленки. Указанная цель достигается тем, что в устройство автоматической регулировки экспозиции введены анализатор сигналов, четвертый интегратор и инвертор, причем к первому и второму входам анализатора сигналов подключены выходы первого и второго усилителей соответственно, выход анализатора сигналов одновременно подключен к первому входу перв(Эй схемы совпадения, к входу второго интегратора и через инвертор к входу третьего интегратора, вход четвертого интегратора соединен с входом пе{ вого усилителя, а выход четвертого интегратора соединен с вторым входом первой схемы совпадения; при этом расположенный в фокальной плоскости объектива второй фотоприемник выполнен на основе линейного прибора с зарядовой связью, подключенного к генератору тактовых импульсов. На чертеже показана блок-схема уст ройства . Устройство содержит объектив 1, пер вый 2 и второй 3 линейные приборы с зарядовой связью, генератор 4 тактовых импульсов, второй 5 и первый 6 усилите ли, анализатор 7 чсигналов, инвертор 8, третий интегратор 9, первое пороговое устройство 10, четвертый интегратор 11 первую схему 12 совпадения; первый 13 и второй 14 интеграторы; блок 15 деления, первый 16, и второй 17 блоки вычислений, схему 18 сравнения, вторую схему 19 совпадения, второе пороговое устройство 20, блок 21 формирования управляющих сигналов. В фокальной плоскости объектива 1 перпендикулярно движению носителя (не показан), расположены первый и второй линейные приборы 2 и 3 о зарядовой связью, которые преобразуют яркость элементарных участков в строках изображения в последовательность зарядовьос пакетов. Развертка по кадру (не показан) осуществляется за счет движения носителя аппаратурь. Приборы 2 я 3 с зарядовой связью смещены относительно друг друга на некоторое расстояние для получения корреляционной функции от яркости элементарных участков i . изображения двух соседних строк изображения. Гене1 атор 4 тактовых импульсов, соединенный своим выходом с входами, линейных приборов 2 и 3 с зарядовой .связью, предназначен для управления работой последних. Выход прибора 2 с : зарядовой связью через первый уси итель 6 подключен к первому входу анализатора 7 сигналов и входу четвертого интегратора 11. Вькод интегратора 11 соединен с вторым входом первой схемы 12 совпадения. Выход второго линейного прибора 3 с зарядовой связью через второй усилитель 5 подключен к второму входу анализатора 7 сигналов. Выход анализатора 7 сигналов соединён с первым входом первой схемы 12 совпадения, которая играет роль ключевого каскада, с входом второго интегратора 14 и входом инвертора 8. Анализатор 7 сигналов предназначен для Получения корреляционной функшш от яркости элементарных участков в двух соседних строках изображения, сравнения полученной суммарной корреляционной функции строки с некоторым априорно заданным значением этой функшга и для нормирования . управляющих напряжений на выходе. Выход первой схемы 12 совпадения подклкн4eH к входу первого .интегратора 13. Вы2СОДЫ интеграторов 13 и 14 соединены соответственно с первым и вторым входами блока деления 15, который соединен . выходом с входом первого блока 16 вы- числений. Первый блок 16 вычислений предназначен для определения.времени эффективной выдержки . Схема 18 сравнения предназначена для сравнения вычисленного значения 1зФ с заданным априорно минимальным i,.. и максимальным НЬ значениями.выдержки. Вторая схема 19 совпадения играет роль ключевого каскада. Первый выход схемы 18 сравнения соединен с вторым входом второй схемы 19 совпадения, выход которой подключен к пятому входу блока 21 формирования управлякяцих сиг .шлов. Блок 21 формирования управляющих сигналов предназначен для формирования управляющих напряжений на установку времени срабатывания фотозат вора не показано) и диафрагмы (не показано), второй выход схемы 18 сравнения подключен через второе порогово устройство 20 к третьему входу блока 21 формирования управляющих сигналов, Второе пороговое устройство 20 служит для сравнения величины сигнала с второ го выхода схемы 18 сравнения с некото рым пороговым напряжением. Третий выход схемы 18 сравнения подключен через пер1зый вход второго блока 17 вычислений, к первому и непосредственно к второму входам блока . 21 формирования управляющих сигналов, К второму входу второго блока 17 вычисления подключен выход блока 15 деления. Второй блок 17 вычислений предназначен для вычисления относительно устройства 2О фокусного расстояния. Выход инвертора 8 соединен с входом третьего интегратора 9. Выход интегратора 9 подключен к входу порогового устройства 10, предназначенного для сравнения выходного напряжения интегратора 9 с заданным напряжением. К четвертому входу блока 21 формировани . управляющих сигналов подключен выход порогового устройства 10, Устройство работает следукяцим обра В фокальной плоскости объектива 1 перпендикулярно направлению движения р1асположены линейные приборы 2 и 3 с зар$1довой связью работой которых управляет генератор 4 тактовых импульсов. Линейные приборы 2 и 3 с зарядовой связью преобразуют освещённость элементарных участков двух соседних строк в последовательности зарядовых пакетов С помощью генератора 4 тактовых импульсов происходит считьгеание .зарядовых пакетов, в результате чего на вькодах приборов 2 и 3 с зарядовой : связью формируется последовательность импульсов, амплитуда которых пропорциональна яркости элементарных участков строк -изображения. С помощью генератора 4 тактовых импульсов осуществляется развертка по строкам. Частота импульсов считывания по строкам прямо пропорциональна скорости движения носи ,теля и фокусному расстоянию объектива 1 и обратно пропорциональна высоте полета и размерам светочувствительного элемента приборов 2 и 3 с зарядовой связью. РазверИса по кадру получается за счет сдвига изображения, обусловленного движением носителя. Выходные сигналы с линейных приборов 2 и 3 с i , зарядовой связью после усиления поступают на входы анализатора 7 9игналов, кроме этого, выходные сигналы прибора 2 с зарядовой связью после усиления Поступают на вход четвертого интеграто ра , Выходной сигнал интегратора 11 представляет собой напряжение, пропоршЬнаЛьное суммарной яркости эломентар ных участков строки изображения, и по-. ступает на второй вход первой схемы 12 совпадения. Анализатор 7 сигналов вычисляет корреляционную функцию от яркости элементарных участков двух соседних строк изображения и производит сравнение полученной суммарной корреляционной функции строк с некоторым априорно заданным значением этой функции. Выхог.ной сигнал с анализатора 7 сигналов поступает на первый вход первой схемы совпадения 12, второй интегратор 14 и через инвертор 8 поступает на вход третьего интегратора 9. Выходное напря- женив интегратора 9 попадает на первое пороговое устройство 10, Если напряжение на входе первого порогового устройства 10 превышает допустимое,то на выходе формируется сигнал, которькЙ поступает на четвертый вход блока 21 формирования управляющих сигна1 ов, Блок 21 формирования управляющих сигналов формирует ( сигнал на запрет фотографирования данного кадра. Первая схема 12 совпадения играет роль ключевого каскада: выходной сигнал которой представляет последовательность импульсов с амплитудой, пропорщсональной суммарной яркости сюжетно важных участков местности в строке изображения. Выходные сигналы первой схемы 12 совпадения поступают на вход первого интегратора 13. Выходной сигнал интегратора 13 представляет собой напряжение, пропорциональное яркости сюжетио важных участков фотографируемой местности в кадре. Выходной сигнал интегратора 14 пропорционален площади, занимаемой сюжетно важным участком местности в кадре. Выходные напряжения интеграторов 13 и 14 поступают на пер-. вьй и второй входы блока 15 деления соответственно, напряжение на выходе которого пропорционально средней яркости сюжетно важной части изображения в кадре. Работой интеграторов 9, 11, 13 и 14 управляет генератор 4 тактовых импульсов. Считывание напряжений в интеграторе 11 осуществляется с частотой строк, В интеграторах 1 9, 13 и 14 считывание напряжений осуществляется с частотой кадров, кром того импульсы частоты строк и кадровые импульсы обнуляют интеграторы 11 9, 13 и 14 соответственно. По средней яркости сюжетно важной части изображения с помощью первого блсжа 16 ; вычислений осуществляется расчет эффективной вьщержки эф . Сигнал, пропорциональный i эф БВ-1 поступает на вход схемы 18 сравнения. Схема 18 сравнения сравнивает выходной сигнал с первого блока 16 вычислений с заданным априорно опорным напряжением Ui., ,.UlM ПО следующей схеме: проверка неравенства ,.ax; проверк неравенства проверка неравенстваВеличина ) определяется констру тивными возможностями фотозатвора, а также , например уменьшением оптического КПД фотозатьора с уменьшением времени вьщержки. . Величина ,. определяется конструк тивными особенйостями фотозатвора, до пустймым сдвигом изображения, допустимьш геометрическим искажением (при использовании шторно-щелевого фотозапвора) и другими причинами. В исходном состоянии диафрагма объектива полностью открыта. Цели вьшолняется первое неравенство, то схема 18 сравнения форми- рует постоянное напряжение, поступающее на-вторую схему 19 совпадения, которая играет роль ключевого каскада, и открывающее ее. Выходное напряжение второй схемы 19 совпадения, пропорционально времени, эффективной вьщержки -эф| поступает в блок 21 формирования управляющих сигналов. Блок 21 формирования управляющих сигналов формирует управляющее напряжение на установку времени вьщержки tstj) и относительно фокусного расстояния Z j . Если выполняется второе неравенство, то схема сравнения 18 формирует сигнал, пропорциональный разности , который подается на вход второго порогового устройства 20.. Это встречается в случае слабо освещенных объектов. Второе пороговое устройство 2О сравнивает выходной сигнал схемы 18 сравнения некоторым априорно заданным пороговым напряжением.Опрр Если iUf,0p , то выходной сигнал порогового устройства 2О постоянный, например, положительное напряжение, которое подается в блок 21 формирования управляюших сигналов. Блок 21 формирования уйравляюших сигналов формирует управляющее напряжение На установку времени вьщержки . относительного фокусного расстояния 2 Если ° полярность выходнсиго сигнала второго порогового устройства 20 меняется на обратную и блок 2 формирования управлякдцих сигналов формирует импульс на запрет фотографирования данного кадра. Если выполняется третье неравенство то схема 18 сравнения формирует управ- ляющий сигнал, который подается во второй блок 17 вычислений, который форми i-xA I 7 П -ТТТМ чп«-к««мЛ i pvu.- тЛ Л г.г.л лтв рует напряжение пропорциональное рассчитанному значению Zp (для времени вьщержки .-t, ), Выходное напряжете второго блока 17 вычислений, пропорциональное 2р поступает в блок 21 формирования управляющих сигналов, который формирует управляющие напряжения на установку времени вьщержки-tiy, р и относительного фокусного расстояния Zp. Устройство для автоматической регулировки экспозиции за счет использования второго линейного прибора с зарядовой связью, введенного в фокальную плоскость объектива и анализатора сигналов, производящего построчный анализ изображения на основе выработки корреляционной функции позволяет повысить точность установки экспозиции и уменьщает при этом расход фотопленки. Формула изобретения Устройство для автоматической регулировки экспозиции, содержащее два фотоприемника, выходами подключенных к первому и второму усилителям, причем один из фотоприемников расположен в фокальной плоскости объектива и вьшолнен на основе линейного прибора с зарядовой связью, соединенного с генератором тактовых импульсов, первую схему совпадения, выходом через первый интегратор подключен к первому входу блока деления, второй интегратор, подклк ченный выходом к второму входу блока деления, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычислений

И первым входом первого блока вьшйспеНИИ, выход которого соединен с первым входом второй схемы совпадения и с входом схемы сравнения, npH4eN4 выход втсфого блока вычислений соединен с первым входом блока формирования управляххаих сигналов, первый выход схемы сравнение соединен с вторым входом вто рой схемы совпадений, выходом подклю ченвый к пятому входу блока формирования управляющих сигнаж, второй выход схемы сравнейия яерез второе порог(жое устройство соеданен с третьим входом блока формирования управляющих сигналов, третий выход схемы сравнения подоключей одновременно к второму входу блока формирования управтшющих сигналов и к первому входу второго блока вычислений, а выход третьего интегратора через пороговое устройство подключен к четвертому входу блока формирования управляющих сигналов, о т личаюшееся тем, что, с цельк) повьппения точности установки экспозиции и уменьшения расхода фотопленки.

в него введены анализатор сигналов, чет вертый интегратор и инвертор, причем к первому и второму входам анализатора сигналов подключены выходы первого в

второго усилителя соответственно, выход анализатора сигналов одновременно под- iCRЮчeн к первому входу первой схемы совпадения, к входу второго интегратора и через инвертор к входу тре1;ьего иитег

ратора, вход четвертого интегратора сое динен с входом первого усилителя, а вьн ход четвертого интегратора соединён с вторым входом первой схемы совладения, при атом расположенный в фокальной плоскости объектива второй фотоп емник выполнен на основе Линейного

прибора, с зарядовой связью, подключен-вого к генератору тактовых импульсов.

Источники информапии, v

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3947117, кл, 355-68, опублик. 1976,

2,Авторское свидетельство СССР. по заявке № 2719772/18-10,

кл.С; ОЗ 7/08, 1979 (прототип).