Устройство регулирования диапазона освещенности видеокамеры

Заявленная полезная модель относится к устройствам, предназначенным для регулирования контрастности изображения в зависимости от окружающей освещенности. Устройство регулирования диапазона освещенности (РДО) видеокамеры содержащее соединенные с контуром измерения и регулирования освещенности объектив автоматически регулируемой диафрагмы (АРД) и синхрогенератор, при этом контур измерения и регулирования освещенности выполнен в виде блока формирования сигналов управления РДО, блока управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором и блока управления объективом АРД, кроме того, блок формирования сигналов управления РДО выполнен в виде блока задания граничного значения экспозиции и соединенного с ним блока формирования сигналов блокировки, который соединен с блоком управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором и блоком управления объективом АРД, при этом блока задания граничного значения экспозиции соединен с синхрогенератором.

Заявленная полезная модель относится к устройствам, предназначенным для регулирования контрастности изображения в зависимости от окружающей освещенности.

Известно, выбранное в качестве ближайшего аналога, межлинзовое затворное устройство для фотоаппарата, содержащее оправу объектива, два лепестка межлинзового затвора и диафрагмы, приводной механизм для приведения лепестков в движение, кнопочный переключатель для установки диафрагменного числа вручную, контур измерения и регулирования освещенности для генерирования сигнала, соответствующего величине освещенности, достаточной для фотографирования объекта, и центральный процессор, содержащий временную таблицу установки экспозиции, в которую вводят данные об установке экспозиции, управляющее устройство для управления временем экспонирования при полуавтоматическом режиме работы и драйвер для приведения в действие приводного механизма (Патент на изобретение РФ 2095843, кл. G03B 7/08, опубл. 10.11.1997 г.)

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает совместную работу затвора и диафрагмы для регулирования освещенности ПЗС-матрицы в автоматическом режиме.

Техническим результатом, который может быть получен в заявленной полезной модели, является создание устройства регулирования диапазона освещенности видеокамеры, которое обеспечивает совместную работу электронного затвора и объектива с автоматически регулируемой диафрагмой в автоматическом режиме.

Технический результат достигается тем, что в устройстве регулирования диапазона освещенности (РДО) видеокамеры содержащее соединенные с контуром измерения и регулирования освещенности объектив с автоматически регулируемой диафрагмой (АРД) и управляющее устройство для управления временем экспонирования, контур измерения и регулирования освещенности выполнен в виде блока формирования сигналов управления РДО, блока управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором и блока управления объективом АРД, а управляющее устройство для управления временем экспонирования выполнено в виде синхрогенератора, при этом блок формирования сигналов управления РДО выполнен в виде блока задания граничного значения экспозиции и соединенного с ним блока формирования сигналов блокировки, который соединен с блоком управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором и блоком управления объективом АРД, при этом блок задания граничного значения экспозиции соединен с синхрогенератором.

А также тем, что блок задания граничного значения экспозиции состоит из первого диода, соединенного последовательно со вторым резистором, который соединен с коллектором первого транзистора и интегрирующей цепочкой, образованной четвертым резистором и вторым конденсатором, при этом эмиттер первого транзистора соединен с пятым резистором и базой второго транзистора, а база первого транзистора подключена к третьему резистору второй конец которого соединен с катодом второго диода, первым резистором и первым конденсатором, аноды первого диода и второго диода подключены соответственно к выводам импульса фазы-VI и импульса электронного затвора синхрогенератора, при этом эмиттер второго транзистора соединен с шестым резистором и анодом третьего диода блока формирования сигналов блокировки, а катод третьего диода соединен с третьим конденсатором, седьмым резистором интегральной цепочки и развязывающим восьмым резистором, второй конец которого подключен к базе третьего транзистора, третий транзистор, четвертый транзистор, девятый резистор, десятый резистор, одиннадцатый резистор и двенадцатый резистор образуют триггер Шмидта, коллектор четвертого транзистора соединен с тринадцатым резистором блока управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором, второй электрод тринадцатого резистора подключен к базе пятого транзистора, четырнадцатый резистор, пятнадцатый резистор, семнадцатый резистор, восемнадцатый резистор образуют схему делителя напряжения, формирующего опорные уровни компаратора АР и DN, расположенного в синхрогенераторе, управляющего длительностью импульса экспозиции электронного затвора, четырнадцатый резистор и семнадцатый резистор подключены к источнику положительного напряжения через общий шестнадцатый резистор, а четырнадцатый резистор, являющийся резистором левого плеча делителя, подключен к коллектору пятого транзистора, эмиттер которого соединен с шестнадцатым резистором, коллектор третьего транзистора блока формирования сигналов блокировки соединен с девятнадцатым резистором блока управления АРД, второй конец которого присоединен к интегрирующей цепочке, образованной двадцатым резистором и четвертым конденсатором, и базе шестого транзистора, управляющего включением и выключением усилителя АРД, коллектор блокирующего шестого транзистора подключен к инверсному входу операционного усилителя, а эмиттер - к общей шине, объединяющей все блоки, при этом операционный усилитель, пятый конденсатор, шестой конденсатор и двадцать первый резистор, двадцать второй резистор, двадцать третий резистор, двадцать четвертый резистор, двадцать пятый резистор и переменный резистор образуют типовую схему усилителя управления АРД-объективом.

Заявленная полезная модель поясняется при помощи схем, приведенных на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6.

При этом на фиг.1 представлена структурная схема устройства регулирования диапазона освещенности видеокамеры;

на фиг.2 представлена электрическая схема устройства регулирования диапазона освещенности видеокамеры;

на фиг.3 представлена электрическая схема блока задания граничного значения экспозиции;

на фиг.4 представлена электрическая схема блока формирования сигналов блокировки;

на фиг.5 представлена электрическая схема блока управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором;

на фиг.6 представлена электрическая схема блока управления объективом АРД.

Устройство регулирования диапазона освещенности видеокамеры состоит из синхрогенератора 1, управляющего длительностью импульса экспозиции электронного затвора, соединенного с блоком 2 формирования сигналов управления РДО и с блоком 3 управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором, блок 2 формирования сигналов управления РДО соединен с блоком 4 управления объективом АРД, который соединен с объективом 5 АРД. При этом блок 2 формирования сигналов управления РД состоит из блока 6 задания граничного значения экспозиции, соединенного с синхрогенератором 1, и блока 7 формирования сигналов блокировки, соединенного с блоком 3 управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором и блоком 4 управления объективом АРД. Синхрогенератор 1 выполняет функцию управляющего устройства для управления временем экспонирования, а блок 2 формирования сигналов управления РДО, блок 3 управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором и блок 4 управления объективом АРД образуют контур измерения и регулирования освещенности.

Для достижения заявленного технического результата, были разработаны и подвергнуты испытаниям электрические схемы блока 3 управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором, блока 4 управления объективом АРД, блока 6 задания граничного значения экспозиции и блока 7 формирования сигналов блокировки. Проведенные испытания показали, что устройство регулирования диапазона освещенности видеокамеры, в состав которого входят указанные блоки, достигло заявленного технического результата.

Блок 3 управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором, блок 4 управления объективом АРД, блок 6 задания граничного значения экспозиции и блок 7 формирования сигналов блокировки выполнены следующим образом.

Блок 6 задания граничного значения экспозиции, представленный на фиг.3, состоит из первого диода (VD1), соединенного последовательно со вторым резистором (R2), который соединен с коллектором первого транзистора (DA1:1) и интегрирующей цепочкой, образованной четвертым резистором (R4) и вторым конденсатором (С2). Эмиттер первого транзистора (DA1:1) соединен с пятым резистором (R5) и базой второго транзистора (DA1:2).

База первого транзистора (DA1:1) подключена к третьему резистору (R3) второй конец которого соединен с катодом второго диода (VD2), первым резистором (R1) и первым конденсатором (С1). Аноды первого диода (VD1) и второго диода (VD2) подключены к выводам синхрогенератора 1 к выводам импульса фазы-V1 и импульса электронного затвора-SAB соответственно.

Эмиттер второго транзистора (DA1:2) соединен с шестым резистором (R6) и анодом третьего диода (VD3) блока 7 формирования сигналов блокировки, представленного на фиг.4. Катод третьего диода (VD3) соединен с третьим конденсатором (С3), седьмым резистором (R7) интегральной цепочки и развязывающим восьмым резистором (R8), второй конец которого подключен к базе третьего транзистора (DA2:1). Третий транзистор (DA2:1), четвертый транзистор (DA2:2), девятый резистор (R9), десятый резистор (R10), одиннадцатый резистор (R11) и двенадцатый резистор (R12) образуют триггер Шмидта.

Коллектор четвертого транзистора (DA2:2) соединен с тринадцатым резистором (R13) блока 3 управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором, представленного на фиг.5. Второй электрод тринадцатого резистора (R13) подключен к базе пятого транзистора (VT1). Четырнадцатый резистор (R14), пятнадцатый резистор (R15), семнадцатый резистор (R17), восемнадцатый резистор (R18) образуют схему делителя напряжения, формирующего опорные уровни компаратора АР и DN, расположенного в синхрогенераторе 1, управляющего длительностью импульса экспозиции электронного затвора.

В отличие от стандартной схемы делителя, четырнадцатый резистор (R14) и семнадцатый резистор (R17) подключены к источнику положительного напряжения через общий шестнадцатый резистор (R16), а четырнадцатый резистор (R14) (резистор левого плеча делителя) подключен к коллектору пятого транзистора (VT1), эмиттер которого соединен с шестнадцатым резистором (R16), что позволяет фиксировать состояние электронного затвора в нужный момент времени.

Коллектор третьего транзистора (DA2:1) блока формирования сигналов блокировки 7 соединен с девятнадцатым резистором (R19) блока 4 управления АРД второй конец которого присоединен к интегрирующей цепочке, образованной двадцатым резистором (R20) и четвертым конденсатором (С4), и базе шестого транзистора (VT2), управляющего включением и выключением усилителя АРД в нужные моменты времени. Коллектор блокирующего шестого транзистора (VT2) подключен к инверсному входу операционного усилителя (DA3), а эмиттер - к общей шине (GND), объединяющей все блоки.

Операционный усилитель (DA3), пятый конденсатор (С5), шестой конденсатор (С6) и двадцать первый резистор (R21), двадцать второй резистор (R22), двадцать третий резистор (R23), двадцать четвертый резистор (R24), двадцать пятый резистор (R25) и переменный резистор (RP1) образуют типовую схему усилителя управления АРД-объективом.

Устройство регулирования диапазона освещенности видеокамеры работает следующим образом.

Синхрогенератор 1 формирует сигналы управления ПЗС-матрицей и видеокамеры в целом, а также задает временной интервал экспозиции пропорционально среднему значению освещенности, которое определяется длительностью сигнала электронного затвора.

В области невысокой и средней освещенности блок 6 задания граничного значения экспозиции разрешает работать только блоку 3 управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором, который осуществляет управление освещенностью ПЗС-матрицы при помощи электронного затвора. Диафрагма объектива при этом максимально открыта, и блок 7 формирования сигналов блокировки блокирует работу блока 4 управления АРД.

Если значение освещенности превышает предварительно заданное граничное значение, блок 6 задания граничного значения экспозиции фиксирует длительность экспозиции, а блок 7 формирования сигналов блокировки прекращает блокировку блока 4 управления АРД, и освещенностью ПЗС-матрицы начинает управлять диафрагма.

Если значение освещенности перестает превышать предварительно заданное значение, блок 6 задания граничного значения экспозиции снимает фиксацию длительности экспозиции, а блок 7 формирования сигналов блокировки производит блокировку блока 4 управления АРД, и освещенностью ПЗС-матрицы начинает управлять с помощью электронного затвора, по командам поступающим от блока 3 управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором к синхрогенератору 1, управляющему электронным затвором.

При таком алгоритме диафрагма объектива работает в ограниченном диапазоне и дифракционное ограничение не наступает.

Таким образом, за счет того, что в устройстве регулирования диапазона освещенности видеокамеры введен контур измерения и регулирования освещенности выполненный в виде блока формирования сигналов управления РДО, блока управления опорными уровнями сигнала управления затвором и блока управления объективом АРД, в котором в качестве критерия определяющего приоритет электронного затвора или объектива автоматически регулируемой диафрагмы является время экспозиции, обеспечивается совместная работа электронного затвора и объектива автоматически регулируемой диафрагмы для регулирования освещенности ПЗС-матрицы в автоматическом режиме.

1. Устройство регулирования диапазона освещенности (РДО) видеокамеры, содержащее соединенные с контуром измерения и регулирования освещенности объектив с автоматически регулируемой диафрагмой (АРД) и управляющее устройство для управления временем экспозиции, отличающееся тем, что контур измерения и регулирования освещенности выполнен в виде блока формирования сигналов управления РДО, блока управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором и блока управления объективом АРД, а управляющее устройство для управления временем экспозиции выполнено в виде синхрогенератора, при этом блок формирования сигналов управления РДО выполнен в виде блока задания граничного значения экспозиции и соединенного с ним блока формирования сигналов блокировки, который соединен с блоком управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором и блоком управления объективом АРД, при этом блок задания граничного значения экспозиции соединен с синхрогенератором.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок задания граничного значения экспозиции состоит из первого диода, соединенного последовательно со вторым резистором, который соединен с коллектором первого транзистора и интегрирующей цепочкой, образованной четвертым резистором и вторым конденсатором, при этом эмиттер первого транзистора соединен с пятым резистором и базой второго транзистора, а база первого транзистора подключена к третьему резистору, второй конец которого соединен с катодом второго диода, первым резистором и первым конденсатором, аноды первого диода и второго диода подключены соответственно к выводам импульса фазы и импульса электронного затвора синхрогенератора, при этом эмиттер второго транзистора соединен с шестым резистором и анодом третьего диода блока формирования сигналов блокировки, а катод третьего диода соединен с третьим конденсатором, седьмым резистором интегральной цепочки и развязывающим восьмым резистором, второй конец которого подключен к базе третьего транзистора, третий транзистор, четвертый транзистор, девятый резистор, десятый резистор, одиннадцатый резистор и двенадцатый резистор образуют триггер Шмидта, коллектор четвертого транзистора соединен с тринадцатым резистором блока управления опорными уровнями сигнала управления электронным затвором, второй электрод тринадцатого резистора подключен к базе пятого транзистора, четырнадцатый резистор, пятнадцатый резистор, семнадцатый резистор, восемнадцатый резистор образуют схему делителя напряжения, формирующего опорные уровни компаратора АР и DN, расположенного в синхрогенераторе, управляющего длительностью импульса экспозиции электронного затвора, четырнадцатый резистор и семнадцатый резистор подключены к источнику положительного напряжения через общий шестнадцатый резистор, а четырнадцатый резистор, являющийся резистором левого плеча делителя, подключен к коллектору пятого транзистора, эмиттер которого соединен с шестнадцатым резистором, коллектор третьего транзистора блока формирования сигналов блокировки соединен с девятнадцатым резистором блока управления АРД, второй конец которого присоединен к интегрирующей цепочке, образованной двадцатым резистором и четвертым конденсатором, и базе шестого транзистора, управляющего включением и выключением усилителя АРД, коллектор блокирующего шестого транзистора подключен к инверсному входу операционного усилителя, а эмиттер - к общей шине, объединяющей все блоки, при этом операционный усилитель, пятый конденсатор, шестой конденсатор и двадцать первый резистор, двадцать второй резистор, двадцать третий резистор, двадцать четвертый резистор, двадцать пятый резистор и переменный резистор образуют типовую схему усилителя управления АРД-объективом.