Устройство автоматической регулировки экспозиции

нный комнССР изобретен крытнй(53) У убпикова летень М 1,79. 71.376 35(088 ата опубликования описания 15.1179 Авторы иэобретени.Минее Н.В.Гнусарев, В.А.Ломов 1) Заявите РОЙСТВО ВТОМИИ ЭКСПОЗСКОЙ РЕГУЛИРОВКИИИ 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 ат объекта съемки в электрической сигнал с помощью Фотопреобразователя, сравнении его с опорным сигналом, в результате чего вырабатывается управляющее воздействие для установки нужного времени срабатывания фатазатвара 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 к первому входу блока совпадения и первому входу блока деления, выход катарага через блок селекции подключен к первому входу первого интегратора и ка второму входу первой схемы совпадения, соединеннай че 1 ез вт.трай интегратор с первым входом блока деления, при этом фатаприемник через усилитель подключен ко второму входу первого блока деления, а выход первого интегратора подключен ка второму входу второго блока деления (3.Недостатками данного устройства являются относительно невысокая надежность вследствие наличия механического сканера, недостаточно высокая точность нз-за наличия сдвига изображения и относительно малой скорости сканирования, большие габа" риты и вес, Кроме того известное устройство не позволяет при данной экспозиции оптимизировать соотношение между временем срабатывания фатозатвора и величиной диафрагмы.Цель изобретения - повышение точности работы устройства и улучшение качества получаемых снимков.Цель достигается тем, чта в устройства дополнительно введены два блока вычислений, схема сравнения, схема совпадения, пороговое устройство и блок Формирования управляющих сигналов, причем выход второго блака деления подключен к первому вхаду первого блока вычислений, выход которого подключен ка входу втарай схемысравнения и первому входу второй схе - мы совпадения, первый выхэд схемы сравнения соединен со вторым входом втэрэй схемы совпадения, выход которой подсоединен к первому входу блэка формирования управляющих сигналов, второй выход схемы сравнения через пороговое устройство подключен ко второму входу зтэгэ же блока, а третий выход схемы сравнения соединен одновременно с третьим входом о блэка Формирования управляющих сигналов и со вторым входом второго блэка вычислений, выход которого подключен к четвертому входу блока Формирэвания управляющих сигналов, а в качест ве фотоприемника с блоком развертки применен линейный прибор с зарядовой связью и с генератором тактовых импульсов.ца 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 блэк 6 деления, фотоприемник25 7, усилитель 8, блэк 9 селекции; первый интегратор 10, второй интегратор 11, второй блок 12 деления, первый блэк 13 вычислений, вторую схему 14 сравнения, вторую схему 15 совпаде 30 ния, блок 16 формирования управляющих сигналов, пороговое устройство 17, второй блок 18 вычислений.В Фокальнэй 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 тактэвых импульсов, соединенный своим первым выходом со входом прибора 2 с зарядовой связью, преднаэна чен для управления работой последнего, Выход линейцогэ прибора 2 с зарядовой связью через усилитель 4 подключен к первому входу первой схемы 5 совпадения и первому входу первого блока 6 деления;фэтоприемник 7 служит для измерения освещенности плоскости полета. Выход Фотоприемника 7 через усилитель 8 подключен кэ второму входу первого блэка 6 деления, выход первэгэ блэка 6 деления подключен ко входу блэка 9 селекции, который предназначен для выделения сюжетно важной части иэображения в сэответствии с заданными заранее опорными напря жециями 11,; и Ц,о,. Выход блока 9 селекции подклю е 1 кэ второму входу первой схемы 5 .ппаления и первому входу первого н:патэра 10. Первач схема 5 совпал. п 1гр:т Голь клю чевээ каскада, выход ее соединен с первым входом второго интегратора 11. Выходы первого и второго интеграторов 10 и 11 соединены соответственно с первым и вторим входом второго блэка 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 блка 12 деления подключен ко входу первого блэка 13 вычислений, Первый блок 13 вычислений предназначен для определения времени эффективной выдержки 1 эф по формуле40 2 о 1 ц Ксф 1)М Ь В А соэ" %где Е - минимальное относительноефокусное расстояние;Б - светэчувствительность фоО,85томатериала;К - коэффициент кратностисфсветофильтраВср - средняя яркость сюжетноважной части иэображенияи воздушной дымки;Гд - коэффициент пропусканияаппаратуры.Выход первого блока 13 вычислений подсоединен ко вхэду второй схемы 14 сравнения и первому входу второй схемы 15 совпадения, Вторая схема 14 сравнения предназначена для сравнения вычисленного значения 1 эф с заданными априорно минимальным 1, и максимальнымвременем срабатываниямахфотозатвора. 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 Формирования управляющих сигналов. Блок 16 предназначен для формирования управляющих напряжений на установку времени срабатывания фэтоэатвора О и диафрагмы П . Второй выход второй схемы 14 сравнения подключен через пороговое устройство 17 ко второму 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 Оор .Третий, выход второй схемы 14 сравнения подключен через второй блок 18 вычислений к четвертому и непосредственно к третьему входам блока 16 формирования управляющих сигналов, Кэ второму входу второго блэка 18 вычислений подключен выход второго блока 12 деления. Второй блэк 18 вычислений предназначен для вычислениязтнасительнага факуснага расстоянияпа формуле 50 60 Устройство работает следующим образом.В фокальной плоскости объектива 1перпендикулярна направлению движенияносителя расположен линейный прибор2 с зарядовой связью, работой которого управляет генератор 3 тактаныхимпульсов. Линейный прибор 2 с зарядовой связьюпреобразует освещенностьэлементарных, участков строки изображения в последовательность зарядовыхпакетовС помощью генератора 3 тактовых импульсов происходит считывание зарядовых пакетов, в результатечего на выходе линейного прибора 2формируется последовательность имПульсон, амплитуда которых пропорциональна яркости элементарных участков изображения, С помощью генератора 3 тактовых импульсов осуществляется развертка по строкам. Частотаимпульсов считывания по строкам прямо пропорциональна скорости движенияносителя и фокусному расстоянию объектина 1 и обратно пропорциональна высоте полета и размерам номинальногосветочувствительного элемента прибора2 с зарядовой сняэью. Развертка покадру получается за счет сдвигаизображения, обусловленного движением носителя аппаратурь:,Фотоприемник 7 измеряет освещенность в плоскости полета, Выходныесигналы с прибора 2 с зарядовойсвязью и фотоприемника 7 после усилен."я поступают на первый блок б деления, Выходной сигнал первого блокаб деления представляет собой последовательность импульсов, амплитуда которых пропорциональна суммарномукоэффициенту яркости элементарныхучастков изображения и воздушной дымки, Блок 9 селекции выделяет сюжетноважную часть изображения путем сравнения амплитуды выходных импульсовс первого блока б деления с априорнозаданными минимальным П 1 и максимальным Пр 1 С 1 Уровнями сигнала Выходной сигнал блока 9 селекции описывается формулойП если ПР 1 ю 1 и 605 дЬПфп 1 сХБс 0 в противном случае,где П - выходной сигнал блока 9БСселекции;П - выходной сигнал блока ббдделения,Первая схема 5 совпадения играетроль ключевого каскада, выходнойсигнал которого представляет собойпоследовательность импульс н с ампли 20 30 Величина П1 определяется конструктивными нозможностями фатозатнара,а также, например, ухудшением Оптического КПД фотозатвара с уменьшением времени выдержки.Величина 01,1, также апределятсяконструктивыми Особенностями фатозатвора, допустимым сдвигом изображения, допустимыми геометрическимиискажениями изображения (при использовании шторно-щеленога фотозатвора)и другими причинами,В исходном состоянии диафрагмаобъектива аэрофотоаппарата полностьюоткрыта,Если ныполняется первое неравенстно, то вторая схема 14 сравненияформирует постоянное напряжение,поступающее на вторую схему 15 совпадения, которая играет роль ключевого каскада, и открывающее ее, В,1 ходное напряжение второй схемы 15совпадения, пропорциональное врни эффективной выдержки 1 ф, папает в блОк 16 формирования у. 11.у 1 л 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 генера" тор 3 тактовых импульсов. Считывание накопленного напряжения производится с частотой кадров. Кроме того кадра" вые импульсы обнуляют перный 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 пропарцчанально площади сюжетна важной части изображения в кадре. Оба эти сигнала подаются на второй блэк 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) асущестнляется расчет необходимой эффективной выдержки. Сигнал, гропорциональныйпоступает на вход второй схемы 14 сравнения, Вторая схема 14 сравнивает выходной сигнал с первого блока 13 вычисления с заданными априорно опорными напряжениями 1.1и П.следующим образом:1) проверка неравенства69 795. щих сигналов. Блок 16 формирует Управляющие напряжения на установку следующих величин времени выдержкии относительного фокусного расстоя- Вния Е и относительным фокусным расстоянием обеспечит качественные снимки свысоким разрешением, что особенноважно при решении задач однаружениямалоразмерных объектов. В 1 эф ф5Е = ЕЕсли выполняется второе неравенст-, фоРмУла изобретенияво, то вторая схема 14 Формирует сигнал пропорциональный разности Устройство автоматической регуликоторый подается на вход 10 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 усилительсравнивает выходной сигнал второй ,к первому входу блока совпадения исхемы 14 сравнения Псс с некотоРым 15 первому входу блока деления, выходаприорно заданным пороговым напряже- которого через блок селекции подклю,нием О Если ПП , то выпор. сс - пор чен к первому входу первого интеграходной сигнал порогового устройства тора и ко второму входу первой схемы17 есть постоянная (например, положи совпадения, соединенной через второйтельное напряжение которое подаетсяВ20 интегратор с первым входом блока дев блок 16 формирования управляющих ления, при этом фотоприемник черезсигналов). Блок 16 формирует управляю- усилитель подключен ко второму вхощие напряжения на установку величин ду первого блока деления, а выходи первого интегратора подключен ко втохВ пах рому входу второго блока деления,щ 1 пличающеесятемЕсли П )П , то полярность выход- целью повышения точности работы устсс парного сигнала порогового устройства ройства и улучшения качества получае 17 меняется на обратную и блок 16мых снимков дополнительно введеныФормирования управляющих си 1 налов два блока вычислений, схема сравнения,формирует импульс на запрет Фотогра схема совпадения, пороговое устройстФирования данного кадра. во и блок формирования управляющихЕсли выполняется тРетье неРавенство, сигналов, причем, выхрдвторого блото вторая схема 14 сравнения Форми- ка деления подключен к первому входурует управляющий сигнал, который по первого блока вычислений, выход кодается во второй блок 18 вычислений 35 торого подключен ко входу второйи блок 16 формирования управляющих схемы сравнения и первому входу втосигналов. Второй блок 18 вычислений рой схемы совпадения, первый выходобеспечивает расчет необходимого зна- схемы сравнения соединен со вторыМчения относительного фокусного рас- входом второй схемы совпадения, выходстояния Е по Формуле (2) для време которой подсоединен к первому входуни выдержки, Выходное напряжеРблока формирования управляющих .с г. иние второго блока 18 вычислений, налов, второй выход схемы сравненияпропорциональное ЕР, поступает в через пороговое устройство подключенблок 16 формированйя управляющих ко второму входу этого же блока, асигналов, который фоРмиРует управляю третий выход схемы сравнения союящие напряжения на установку следующи нен одновременно с третьим входомзначений выдержки и относительного блока формирования управляющих сигнафокусного расстояния лов и со вторым входом второго блокаВ е 1 п вычислений, выход которого подключенг = Е,. к четвертому входу блока формироваустройство автоматической регули" ния управляющих сигналов, а в качестровки экспозиции за счет использова- ве фотоприемника с блоком разверткиния в качестве блока развертки при- применен линейный прибор с зарядовойбора с зарядовой связью будет обла- .,связью и с генератором тактовых имдать, большей надежностью и точностью, пульсов,поскольку в нем нет движущихся меха 55нических часте , ромей Кроме того предло- Истчоники информации,о скает интеграль принятые во внимание при экспертизеженное устройство допускает нь1. Патент СШй Р 3947117,ное исполнение, что значительно умень1. Патентшает габаритно-весовые ховые характеристи- кл. 355-68, опублик. 1976183ки. Точность ра оты устб ы устройства. будет 60 . 2, Патент США Р 3921975лучшел чше и за счет большеб л шей скоростикл.354-23, опублик,13. Мельканович А.ф. Основы аэроосмот а изображения по строкефотографии, ч, 11, МО СССР, опублик,Предложенный алгоритм оптимизациисоотношения между временем выдержки 1975 (прототип),697953 И.Мироноваай Корректор,Я,Сте ставител хред С.М ексеенко едакт каэ 6570 к ППП фПатент, г,ужгород, ул.Проектна Тираж 548 ЦЧИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рауш