Автоматическое дальномерное устройство

(9) (11 793419 А Е ИЗОБ ЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКО 2 В 20660 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Патент Великобританикл 6 01 Я 17/02, 1981.Патент США М 431365кл, 0 03 В 3/00, 1979,Изобретение относится к приборостроению и может использоваться в различных устройствах автоматики, предназначенных для измерения расстояния до объектов наблюдения, например в качестведальномера для фотоаппаратов.Устройства для измерения дальности до объекта наблюдения широко известны и могут быть классифицированы на активные и пассивные, причем наиболее перспективными являются устройства, реализующие внутрибаэовый принцип работы, В пассивных базовых автодальномерах измеряется параллактический угол объекта при известном базисе между двумя входными оптическими каналами, Измерение параллактического угла может производиться по углу поворота поворотного зеркала, установленного в одном из входных оптических каналов либо применением блока запоминания видеосигнала в одном из входных оптических каналов и определением его положения по отношению к видеосигналу иэ другого оптического канала, Сравнение видеосигналов двух оптических каналов осуществляется корреляционными или им подобными методами. В активных устройст)5 6 03 В 13/20, 0 01 3 17/00(54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ ДАЛЬНОМЕРНОЕ УСТРОЙСТВО(57) Использование: в приборостроении, Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит оптические системы 1,2, источник 3 света, фотоприемник 4 в виде линейки на М фотопреобразователей, М пороговых элементов 5,3 Й 11 элементов И 6,7,10,12; й элементов ИЛИ 9, й ВЗ-триггеров, регистратор 11, О-триггеры 13, 14, 15,генератор 16 импульсов. 2 ил. вах используется активный излучатель и многоэлементный приемник, размещаемые в соответствующий входной оптический канал, Принцип действия активных устройств состоит либо в сравнении видеосигналов соседних фотоприемников и управлении поворотным зеркалом, либо в выделении фотоэлемента, видеосигнал в котором максимален;Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является автоматическое дальномерное устройство, которое можно выбрать в качестве прототипа. Прототип содержит излучатель и приемник света, установленные в пространственно разнесенных на базовое расстояние параллельных оптических каналах. Излучатель содержит источник света и оптическую систему, обеспечивающую формирование пучка света, освещающего объект съемки. Приемная часть включает в себя оптическую систему, собирающую отраженный объектом свет на приемной площадке фотоприемника. Фотоприемник содержит несколько, например 8=4, фотопреобразователей, расположенных вдоль направления базового расстояния, Яркостьизлучателя света должна обеспечивать эна- вующего фотопреобразователя, и регистра.чительное превышение.освещенности:све- тор дальности, введены первая, вторая и тового пятна на объекте наблюдения над третья группы по й логических элементовИ, естественной освещенностью и интенсив- (ЗМ+1)й логический элемент И, й логиченостью светаисточников, возможно раз-. 5 скихэлементов ИЛИ,М ЙЯ-триггеров, генемещенных на объекте наблюдения; ратор импульсов и три О-триггера, причем Расстояние между смежными фотопреобра- источник света выполнен управляемым, вызователями должно соответствовать проек- ход каждого из й пороговых элементов соеции светового пятна; построенной второй динен с Й-входом соответствующего оптической системой в плоскости фотопри- "О ЙЯ-триггера через последовательно соедиемника, Выход каждого фотопреобразова- . ненные соответствующие логический элетеля через соответствующий пОроговый мент И первой группы логических элемент подключен к входу электронного элементов И и логический элемент ИЛИ и к регистратора. Уровень .срабатыванйя" эле-, Я-входу СОответствующего ЙЯ-триггера цемента выбран таким, чтобы засвеченный 15 резсоотаетствующийлогическийзлементИ световым пятном фотопреобразователь вы- второй группы логических элементов И, вы-рабатывал напряжение;.Достаточное для ход первого О-триггера соединен с входом срабатывания Соответствующего порогово- второго О-триггера,. с управляющим входом го элемента, в то время как естественная. источникасвета,свторымивходамилогичеосвещеннооть Не вызывйла.срабатывание .20 скихэлементов И второй группылогических порогового элемента. По номеру засвечен- элементов И и с первым входом (Зй+1)-гб ного световым пятном фотопреобразовате-логйческого элемента И, выход которого ля электронный регистратор определяет соединей с вторыми входами логических расстояние до объекта.:,:, элементов ИЛИ, выход второго О-триггера. Дальность действия известного актив соединен с входом третьего О-триггера и с ного внутрибазового дальномера, при кото-вторымивходами логических элементов И рой обеспечивается заДанная точностьпервойгруппйлогическихэлементов И, вы; измерения, ограничена из-эа того, что обыч- . ход третьего О-триггера - с первыми входанце объекты отражают свет дйффузионно, ми логических элементов И третьей группы Значит, к окну дальномера возвращается ЗО логйческих элементов И и с входом перво- лишь малая частьизпосланного к объекту го О-триггера, выход генератора импульсветового потока, убывающая обратно про- сов соединен с вторым входом (Зй+1-го порционально квадрату расстоянйя до объ-, логического элемента И и синхровходами екта. ПоэтоМу недостаток известного первого, второго и третьего О-триггеров, устройства состоит в снижении точности из- З 5 выход каждого из Й ЙЯ-триггеров соединен мерения при увеличении дальности "из-за с вторым входом соответствующего логичеувеличения возможности ложного иэмере- . ского элемента И третьей группы логиче ния по максимумам естественной освещен-ских элементов И, а выходы каждого из ности, например блйкам света и логических элементов И третьей группы лоискусственным источникам света, возмож гичеСких элементов соединен с соответствуно имеющимся на объекте наблюдения.ющими входами регистратора дальности.Цель изобретения состоит в повышении В устройстве источник света переведен точности измерейия:дальности путем устра-,в импульсный режим работы, введен гененения ложных измерений, связанных с оп- ратор импульсов, вцходом соединенный с тическими помехами:;4 б управляющим входом каждого из трех со-.Цель достигается тем,.что в автоматйче- единеннцх кольцом О-триггеров, благодаское дальномерное устройство, содержа- ря чему цикл работы устройства включает щее приемйый и передающий каналы тритакта. Напервомтакте,когдавединичвключающие соответственно приемную и ном состоянии находится первый О-триггер, :передающую оптические системы, оптиче источник излучаетсветовой поток в сторону ские оси которых разнесены на базовое объекта наблюдения. Фотопреобразовате расстояние, атакже источник света; уста- ли преобразуют световой поток от объекта новленный в фокальной плоскости переда- наблюдения в электрический сигнал, котоющей оптической системы, фотоприемник, рый сравнивается с порогом в пороговом размещенный в фокальной плоскости при элементе, соответствующем преобразоваемной оптической системы и выполненный телю. В случае превышения порога в одном в виде линейки из й фотопреобразователей, . или нескольких пороговых элементах открыориентированной вдоль базового расстоя- вается соответствующий из вторых элемен-. ния, М пороговых элементов, вход каждого тов И, благодаря чему соответствующий из которых соединен с выходом соответст- ЙЯ-триггер переводится в единичное состо1793419 510 20 35 40 45 50 яние. Номер одного или нескольких ЯЯ- триггеров, переброшенных в единичное состояние в течение первого такта, определяется участками объекта наблюдения, искусственная от источника света устройства или естественная освещенность которых превышает заданный порог. На втором также первый О-триггер переходит в нулевое состояние, а второй О-триггер принимает единичное состояние. Поэтому источник света выключается и превышение пороговой освещенности не зависит от этого источника, Те участки поверхности объекта наблюдения, естественная освещенность которых выше порога, вызывают срабатывание соответствующих из первых элементов И, которые обнулят соответствующие ВЯ- триггеры, К концу второго такта в единичном состоянии будет только тот ВЯ-триггер,который управляется от фотоэлемента, на который упал световой поток от источника света в первом такте. Во время третьего такта в единичное состояние перебрасывается третий О-триггер, поэтому открывается только тот из третьих элементов И, на второй вход которого поступает единичный сигнал с ВЯ-триггера. В третьем такте регистратор по номеру включенного элемента И из числа третьих элементов регистрирует искомую дальность. При переходе оттретьего30такта вновь к первому в единичное состояние перебрасывается первый О-триггер, который по переднему фронту своего импульса включения обнуляет все ВЯ-триггеры, и цикл работы повторяется,Структурная схема устройства представлена на фиг.1. Устройство содержит две оптические системы 1 и 2. В задней фокальной плоскости оптической системы 1 размещен источник 3 света, В задней фокальной плоскости оптической системы 2 размещена линейка из М числа фотопреобразователей 4. Ориентация линейки фотопреобразователей 4 совпадает с направлением разноса на базовое расстояние В оптических систем 1 и 2, фотопреобразователи 4 предназначены для преобразования светового потока в электрический сигнал. Выход каждого фотопреобразователя 4 подключен к входу соответствующего порогового элемента 5, Пороговый элемент может быть выполнен в виде, например, компаратора. Выход каждого порогового элемента 5 подключен к первому входу соответствующего элемента И 6 из й числа первых элементов И к первому входу соответствующего элемента И 7 из числа вторых элементов И, Выход каждого первого элемента И 6 соединен с Я-входом соответствующего ВЯ-триггера 8 через соответствующий элемент ИЛИ 9, а выход каждого элемента И 7 подключен к Я-входу соответствующего ВЯ-триггера 8 непосредственно. Выход каждого ЯЯ-триггера 8 через соответствующий элемент И 10 из И числа третьих элементов И соединен с соответствующим входом регистратора 11, Регистратор 11 предназначен для фиксации расстояния до объекта и может быть выполнен, например, в виде линейной шкалы, состоящей иэ набора светоизлучающих диодов. Управляющий вход источника 3 света, второй вход каждого из вторых элементов И 7, первый вход четвертого элемента И 12 подключены к выходу первого Р-триггера 13, соединенному через второй О-триггера 14 с входом третьегоО- триггера 15, Управляющий вход каждого О- триггера 13, 14, 15 соединен с выходом генератора 16 импульсов и вторым входом четвертого элемента И 12. Выход третьего О-триггера соединен с входом первого О- триггера 13, благодаря чему соединение О- триггеров 13, 14, 15 представляет собой трехразрядной кольцевой сдвиговый регистр. Выход второго О-триггера 14 подключен к второму входу каждого первого элемента И 6, Выход третьего О-триггера 15 соединен с первым входомкаждого третьего элемента И 10. Элементы И 6,7,10,12, элементы ИЛИ 9, ВЯ-триггеры 8 и О-триггеры 13, 14, 15 являются стандартными элементамидвоичной логики и особенностей не имеют.Работает устройство следующим обра- " зом;Генератор 16 импульсов непрерывно генерирует импульсную последовательностьфиг.2 а) с частотой Р. Под воздействием этой последовательности соединенные в кольцо О-триггеры 13, 14, 15 последовательно во времени по одному переходят в единичное состояние (фиг,2 б, в, г) соответственно, В интервале времени, когда первый 0-триггер 13 находится в единичном состоянии, . источник 3 света излучает свет (фиг. 2 б), Этот свет фокусируется оптической системой 1 в виде узкого пучка на объекте наблю-, дения, дальность до которого измеряется; Отраженный от объекта световой поток, содержащий составляющие от естественной освещенности, освещенности источника 3 света и излучения источников, возможно имеющихся на поверхности объекта, оптической системой 2 проецируется на систему фотопреобразователей 4, где преобразуется в пропорциональные напряжения. Размер светочувствительной поверхности фотопреобразователя 4 выбран соизмеримым размеру светового пятна от источника 3, На фиг. 2 д, е изображены выходные на17934197 8пряжейия для фотопреобразователей с но- щенностью и поэтому классифицируемый мером п(п=1,М) и положения объекта наблю-как помеха, через элемент ИЛИ 9 подается дения вточкеАдляинтервалавремени 11 мг на В-вход соответствующего ВЯ-триггера 8 (фиг. 2 д) и для интервала тг,.Лз(фиг,2 е). Фиг.и переводит его в нулевое состояние. Поэ 2 ж отображает аналогичные напряжения 5 тому к моменту времени тг в единичном для положения объекта наблюдения в точ- состоянии останется только тот ВЯ-триггер ке А, Видеосигналы в моменты времени 8,фотопреобразователькоторогобылосна 1 глззависяттолькоотестественнойосве- щен источником 3 света, В момент тг О- щенности объекта наблюдения(фиг.2 е, и). В триггер 14 обнуляется, а О-триггер 15 моменты времени 11 лг на объекте набла переводится в единичное состояние, кото- дается световое пятно от источника 3 света, рое поступает на первый вход всех третьих которое вызывает резкое увеличение напря- элементов И 10, Однако открывается только жения на выходе одного из фотопреобразо- один из этих элементов, а именно тот; котователей 4, например первого (фиг.2 д) или рый коммутирован своим вторым входом с последнего (фиг.2 ж). Эти напряжения изме выходом ВЗ-триггера 8; находящимся в единяются во времени позаконуизлучения све- .:нитном состоянии, .та источником 3 (фиг.2 б). Например, дляположения объекта в точке А напряжение на Поэтому в интервал времени сглз на выходе первого фотопреобрвзователя вход регистратора 11 поступает информа(фиг,2 к) и напряжение на выходе произ ция с номера фотопреобразователя 4, освевольного п-го фотопреобразователя (фиг,2 л) щаембго от источника 3 света. Регистратор резко отличаются наличием импульса от ис пб номеру фотопреобраэователя 4 опреточника 3 света над.уровнем естественной деляет искомую дальность до объекта, На освещенности первого и и-го фотопреоб-,фиг;,2 н представлена осциллограмма сигразователей, соответственно. Пороговый 25 нала на выходе первого ВЗ-триггера 8 при элемент 5 выделяет превышейие найряже- положении объекта в точке А. На фйг. 2 р ния на выходе фотопреобразователя йад.: представлена осциллограмма сигнала на заданнымпорогом. Поэтомунавыходепер-, выходе й-го триггера 8 (и+1).при том же вого из пороговых элементов 5 в момейт, положении объекта и условии, что и-й фотопревцшения порога действует импульсдли преобразователь 4.освещен сверх порога тельностью 1 г-с 1 с периодом повторенияестественной освещенностью. При поступ- ОЗ заданной амплитуды 0 (фиг.2 м), Еслилениив момент тз очередного импульса с уровень естественной освещенности и-го генератора 16 по егопереднему фронту О- элемента превышает порог, то на выходе . триггер 13 перебрасывается в единичное сосоответствующего порогового элемента 5 35 стояние, а триггер 15 обнуляется. О-триггер действует непрерывное напряжение (фиг,2 13 включает источник 3 света и открывает н) амплитуды О, Поэтому сигнал на выходе - четвертый элемент И 12 на время действия произвольного из вторых элементов И 7 по-сигнала по его второму входу, т.е. на время являетсятольковслучаепревышенияпоро- : длительности Ь импульса с выхода генегов в соответствующем элементе 5 в 40 ратора 16 ймпульсов.(ь1 г - т 1). Сигнал моменты времени цлг включения источйи- длительностью около длительности тчерез ка света. Этот сигнал воздействует на Я-элементы ИЛИ 9 поступает на В-вход каждо- вход соответствующего ВЗ-триггера 8 и го ВЗ-триггера 8 и переводит его в нулевое переводитегов единичйоесостояние. В мо-. состояние. Устройство приходит в исход- мент перевода единичного состояния из 45 ноесостояниеициклизмерения повторяет- первого Р-триггера 13 во второй О-триггер ся,14 (момент тг) все вторые элементы И 7 ва- Технико-экономический эффект примекрываются по второму входу. Единичный нения предложенного устройства состоит в сигнал с выхода второго Р-триггера 14 по- повышении точности измерения дальности ступает на второй вход каждого из первых 50 за счет устранения ложных измерений, выэлементов Иб. Сигнал на выходе любого иэ званных естественной освещенностью объэтих элементов И 6 появляется только в мо- екта наблюдения и другими помехами. Это .мент тг.,лг действияэтого импульса при даетвозможностьснизитьтребованиякярналичии сигнала с выхода соответствующе- кости источника света, обеспечивающие загопороговогоэлемента 5(фиг,2 л),т,е.когда 55 данную точность измерения дальности, соответствующий фотопреобразователь ос- . Поэтому можно понизить мощность и энервещен сверх порога естественной освещен- гьемкость источников питания, применяеностью объекта, а не источником 3. Сигнал мых для обеспечения работы устройства.с выхода элемента И 6, соответствующий Еслиучитыватьтотфакт,чтоданноепредлопревцшению порога естественной осве10 1793419 носимой аппаратуры позволяет улучшить коммерческие свойства фотоаппарата при одновременном улучшении качества получаемых фотоснимков за счет лучшей навод ки на резкость в автоматическом режиме. 10 Формула изобретенияАвтоматическое дальномерное устройство, содержащее приемный и передающий каналы, включающие соответственно, при емную и передающую оптические системы, оптические оси которых разнесены на базовое расстояние, а также источник света, установленный в фокальной плоскости передающей оптической системы, фотопри емник, размещенный в фокальной плоскости приемной оптической системы и выполненный в виде линейки из М фотопреобразователей, ориентированной вдоль базового расстояния, й пороговых элементов, 25 вход каждого иэ которых соединен с выходом соответствующего фотопреобразовате-. ля, и регистратор дальности, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точностиопределениядальностидообъекта 30 путем устранения ложных измерений, связанных с оптическими помехами, в устройство введены первая, вторая и третья группы по М логических элементов И, (Зй+ +1)-й логический элемент И, М логических 35 элементов ИЛИ, И ВЯ-триггеров, генератор импульсов и три О-триггера, причем источник света выполнен управляемым, выход . каждого из И пороговых элементов соединен с В-входом соответствующего ВЗ-триг. гера через последовательно соединенные соответствующие логический элемент И жение может найти применение в качестве автоматического дальномера в профессиональных и любительских фотоаппаратах, например, типа "Зенит/35", то снижение энергоемкости источников, а значит, и веса первой группы логических элементов И и логический элемент ИЛИ и к Я-входу соответствующего ВЯ-триггера через соответствующий логический элемент И второй группы логических элементов И, выход первого О-триггера соединен с входом второго О-триггера, с управляющим входом источника света, с вторыми входами логическихэлементов И второй группы логических элементов И и с первым входом (3 И+1)-го логического элемента И, выход которого соединен с вторыми входами логических элементов ИЛИ, выход второго О-триггера соединен с входом третьего О-триггера и с вторыми входами логических элементов И первой группы логических элементов И, выход третьего Р-триггера - с первыми входами логических элементов И третьей группы логических элементов И и с входом первого О-трйггера, выход генератора им- пульсов соединен с вторым входом (Зй+1)- го логического элемента И и с синхровходами первого, второго и третьего О- триггеров, выход каждого из И ВЯ-триггеров соединен с вторым входом соответствующего логического элемента И . третьей группы логическйх элементов И; а выходы каждого из логических элементов И третьей группы логических элементов И соединены с соответствующими входами регистратора дальности,1793419 оставитель Е. Щербаковехред М.Моргентал . Корректор Е, Папп лакова дакто Заказ 504 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пр 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 КНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10