CZ2010805A3

CZ2010805A3 - Zpusob regulace doby spuštení uzáverky fotoaparátu a zarízení pro provádení tohoto zpusobu

Info

Publication number: CZ2010805A3
Application number: CZ20100805A
Authority: CZ
Inventors: Baxant@Petr
Original assignee: Vysoké ucení technické
Priority date: 2010-11-08
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2012-07-11
Also published as: CZ303282B6; WO2012062230A1

Abstract

Pri zpusobu regulace doby spuštení uzáverky fotoaparátu je fotografovaný objekt osvetlen umelým osvetlením napájeným ze zdroje strídavého proudu, zejména pro zajištení stejného osvetlení každého ze sledu snímku. Merí se prubeh intenzity osvetlení fotografovaného objektu a tyto zmerené hodnoty se premení na elektrický signál, jehož velikost je v každém okamžiku úmerná hodnote okamžité intenzity osvetlení fotografovaného objektu. Dále se urcí v jaké fázi tohoto kolísavého elektrického signálu se spustí uzáverka fotoaparátu. Uzáverka fotoaparátu se odblokuje v okamžiku, kdy tento elektrický signál se dostane do zvolené fáze. Zarízení obsahuje cidlo (1) intenzity osvetlení fotografovaného objektu, jehož výstup je pripojen k detektoru (3) fáze kolísavé svetelné vlny, jehož výstup je spojen s prvním vstupem logického obvodu (5), k jehož druhému vstupu je pripojen výstup z rucní spoušte (4) fotoaparátu a jehož výstup je pripojen k aktivátoru (6) uzáverky fotoaparátu. Logický obvod (5) je vytvoren pro vyslání spouštecího signálu do aktivátoru (6) uzáverky fotoaparátu v okamžiku soucasného sepnutí rucní spoušte (4) fotoaparátu a detekování dosažení zvolené fáze elektrického signálu pro spuštení uzáverky fotoaparátu jeho nábežnou hranou.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu, jeli fotografovaný objekt osvětlen umělým osvětlením napájeným ze zdroje střídavého proudu. Tento způsob je zejména určen pro zajištění stejného osvětlení každého ze sledu snímku. Dále se vynález týká zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Je-li fotografovaný objekt osvětlován umělým osvětlením napájeným ze zdroje střídavého proudu, zpravidla 50 Hz nebo 60 Hz, lidské oko vnímá toto osvětlení jako spojité. Ve skutečnosti však intenzita takového osvětlení kolísá s dvojnásobkem frekvence napájecího napětí.

Pokud je doba expozice srovnatelná s dobou periody kmitu napájecího napětí nebo pokud je výrazně delší, nemá kolísání intenzity osvětlení na výslednou fotografii významný vliv. Pokud je však doba expozice o hodně kratší než doba periody kmitu napájecího napětí, začne záležet na tom, ve které fázi intenzity osvětlení dojde k otevření uzávěrky fotoaparátu. Pokud se uzávěrka otevře v okamžiku, kdy je intenzita osvětlení fotografovaného předmětu maximální, může dojít k přesvětlení obrazu, zatímco pokud se uzávěrka otevře v okamžiku, kdy je intenzita osvětlení fotografovaného předmětu minimální, může dojít k podexpozici výsledného snímku.

Při běžném fotografování toto nehraje takovou roli, poněvadž snímek je zpravidla možné editovat a při editaci chyby expozice napravit. Problém nastává, pokud se fotografuje série snímků, například technických, kde se autoři snaží vyhnout se editaci jednotlivých snímků, aby celá série vypovídala o všem, k 2010—

-2k čemu může v průběhu snímání dojít. V takovém případě by mohla editace jednotlivých snímků zastřít některé druhy informací, kvůli nimž se sériové snímání provádělo. Prakticky všechny klasické i digitální fotoaparáty používají ručně ovládanou expoziční spoušť a to buď přímo na přístroji a nebo dálkově ovládanou. Tato spoušť nezajišťuje jakoukoliv interakci s obrazovým signálem, tj. nenastavuje automatickou synchronizaci s průběhem světelné vlny.

Výsledkem je pak prakticky to, že série více fotografií stejné scény osvětlené kolísajícím světlem, bude vykazovat při zachování konstantních expozičních podmínek různé výsledky a to z důvodu různé integrace světelné energie v závislosti na okamžiku otevření a uzavření expoziční uzávěrky. Jev zaniká až při delších expozicích, kdy průměrná hodnota expozice již prakticky nezávisí na fázi spouště uzávěrky. Při denním osvětlení a nebo při osvětlení ze zdrojů napájených vysokou frekvencí (měniče) nebo stejnosměrným proudem se tento fenomén nevyskytuje. Další možnou ale prakticky nevhodnou metodou, je použít velké množství snímků a výsledný snímek získávat průměrováním. To však klade velké nároky na čas a nezaručuje konstantní a kvalitní výsledky.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry eliminuje způsob regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu, vhodný právě tehdy, je-li fotografovaný objekt osvětlen umělým osvětlením napájeným ze zdroje střídavého proudu, a to zejména pro zajištění stejného osvětlení každého ze sledu snímků. Podstatou vynalezeného řešení je, že se měří průběh intenzity osvětlení fotografovaného objektu, změřené hodnoty průběhu intenzity osvětlení fotografovaného objektu se přemění na elektrický signál, jehož velikost je v každém okamžiku úměrná hodnotě okamžité intenzity osvětlení fotografovaného objektu, určí se, v jaké fázi tohoto kolísavého elektrického signálu se spustí uzávěrka fotoaparátu a uzávěrka fotoaparátu se odblokuje v okamžiku, kdy tento elektrický signál se dostane do zvolené fáze.

D2R1*ϊ.'Η· 2040-3- .:. .:. .

Ve výhodném provedení tohoto způsobu podle vynálezu je velikost elektrického signálu, odpovídajícího intenzitě osvětlení fotografovaného objektu, přímo úměrná intenzitě osvětlení fotografovaného objektu.

V dalším výhodném provedení tohoto způsobu podle vynálezu se fáze elektrického signálu pro spuštění uzávěrky fotoaparátu určí pro dosažení otevření uzávěrky fotoaparátu okolo vrcholu hodnoty elektrického signálu přímo úměrného intenzitě osvětlení fotografovaného objektu.

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry rovněž eliminuje zařízení pro provádění výše uvedeného způsobu, které obsahuje čidlo intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož výstup je připojen k detektoru fáze kolísavé světelné vlny, jehož výstup je spojen s prvním vstupem logického obvodu, k jehož druhému vstupuje připojen výstup z ruční spouště fotoaparátu a jehož výstup je připojen k aktivátoru uzávěrky fotoaparátu, přičemž logický obvod je vytvořen pro vyslání spouštěcího signálu do aktivátoru uzávěrky fotoaparátu v okamžiku současného sepnutí ruční spouště fotoaparátu a detekování dosažení zvolené fáze elektrického signálu pro spuštění uzávěrky fotoaparátu.

Ve výhodném provedení tohoto zařízení podle vynálezu je mezi výstup čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu a vstup detektoru fáze kolísavé světelné vlny zapojen zesilovač a/nebo tvarovaČ výstupního signálu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož první výstup je připojen ke vstupu detektoru fáze kolísavé světelné vlny a jehož druhý výstup je připojen ke druhému vstupu logického obvodu. Čidlo intenzity osvětlení fotografovaného objektu je s výhodou vytvořeno jako směrově selektivní fotodioda a v dalším výhodném provedení je opatřeno vstupní clonou pro regulaci zorného úhlu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu.

V jiném výhodném provedení tohoto zařízení podle vynálezu obsahuje zesilovač a/nebo tvarovač výstupního signálu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu rychlý transimpedanční zesilovač.

028053·ΐΓ:?ητο-4V dalším výhodném provedení vynálezu obsahuje zesilovač a/nebo tvarovač výstupního signálu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu dále špičkový usměrňovač, jehož vstup je připojen k výstupu rychlého transimpedančního zesilovače a jehož výstup je připojen ke vstupu filtru, přičemž první výstup zesilovače a/nebo tvarovače výstupního signálu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu je výstupem rychlého transimpedančního zesilovače a je připojený k prvnímu vstupu logického obvodu a druhý výstup zesilovače a/nebo tvarovače výstupního signálu čidla intenzity osvětlení fotografovaného objektu je výstupem filtru a je připojen ke vstupu detektoru fáze.

V dalších výhodných provedeních vynálezu obsahuje detektor fáze dělič napětí a logický obvod obsahuje komparátor, k jehož výstupu je připojen monostabilní klopný obvod.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále podrobněji popsán podle přiloženého výkresu, na němž je na obr. I znázorněno schéma příkladného provedení zařízení pro provádění způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle vynálezu a na obr. 2 je znázorněno detailnější schéma příkladného provedení zařízení pro provádění způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle obr. 1.

Příklady provedení vynálezu

Příkladné provedení způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu, zejména pro zajištění stejného osvětlení každého ze sledu snímků v případě, že fotografovaný objekt je osvětlen umělým osvětlením napájeným ze zdroje střídavého proudu a doba expozice je kratší než přibližně dvojnásobek kmitočtu zdroje střídavého proudu, bude popsáno níže. U tohoto příkladného provedení se měří průběh intenzity osvětlení fotografovaného objektu a změřené hodnoty průběhu intenzity osvětlení fotografovaného objektu se přemění na

-5 - .......... * elektrický signál, jehož velikost je v každém okamžiku úměrná hodnotě okamžité intenzity osvětlení fotografovaného objektu. Současně nebo předem se určí, v jaké fázi tohoto kolísavého elektrického signálu se spustí uzávěrka fotoaparátu. Uzávěrka fotoaparátu se pak odblokuje v okamžiku, kdy se tento elektrický signál dostane do zvolené fáze. Velikost elektrického signálu, odpovídajícího intenzitě osvětlení fotografovaného objektu, je zpravidla přímo úměrná intenzitě osvětlení fotografovaného objektu, ale tento elektrický signál může být i kódovaný nebo může jít o nepřímou úměru. Podstatné však je, že každé hodnotě elektrického signálu musí být přiřaditelná hodnota fáze intenzity osvětlení fotografovaného objektu.

Zpravidla je výhodné, určí-li se fáze elektrického signálu pro spuštění uzávěrky fotoaparátu pro dosažení otevření uzávěrky fotoaparátu okolo vrcholu hodnoty elektrického signálu přímo úměrného intenzitě osvětlení fotografovaného objektu.

Na obr. 1 κ je schematicky znázorněno obecné provedení zařízení pro provádění způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle vynálezu. Toto zařízení obsahuje čidlo 1 intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož výstup je přes zesilovač a/nebo tvarovač 2 výstupního signálu čidla ]_ intenzity osvětlení fotografovaného objektu připojen k detektoru 3 fáze kolísavé světelné vlny. Výstup detektoru 3 fáze kolísavé světelné vlny je spojen s prvním vstupem logického obvodu 5, k jehož druhému vstupuje připojen výstup z ruční spouště 4 fotoaparátu. Výstup logického obvodu 5 je připojen k aktivátoru 6 uzávěrky fotoaparátu. Logický obvod 5 je vytvořen pro vyslání spouštěcího signálu do aktivátoru 6 uzávěrky fotoaparátu na základě vyhodnocení aktivity ruční spouště 4 fotoaparátu a detektoru/fáze 5) tedy v okamžiku současného sepnutí ruční spouště 4 fotoaparátu a detekování dosažení zvolené fáze elektrického signálu pro spuštění uzávěrky fotoaparátu.

02140^

- 6 - ...........

Na obr. 2 je schematicky znázorněno příkladné provedení zařízení pro provádění způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle vynálezu. Toto zařízení obsahuje Čidlo X intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož výstup je přes zesilovač a/nebo tvarovač 2 výstupního signálu čidla X intenzity osvětlení fotografovaného objektu připojen k detektoru 3 fáze kolísavé světelné vlny. Výstup detektoru 3 fáze kolísavé světelné vlny je spojen s prvním vstupem logického obvodu 5, k jehož druhému vstupuje připojen výstup ze zesilovače a/nebo tvarovače 2 výstupního signálu čidla 1 intenzity osvětlení fotografovaného objektu. Výstup logického obvodu 5 je připojen k ruční spoušti 4 fotoaparátu, jejíž výstup je připojen k aktivátoru 6 uzávěrky fotoaparátu. Logický obvod 5 je vytvořen pro vyslání spouštěcího signálu do aktivátoru 6 uzávěrky fotoaparátu přes ruční spoušť 4 fotoaparátu, tedy v okamžiku současného sepnutí ruční spouště 4 fotoaparátu a detekování dosažení zvolené fáze elektrického signálu pro spuštění uzávěrky fotoaparátu.

Na obr. 3 je toto příkladné provedení zařízení pro provádění způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle vynálezu znázorněno detailněji. Zesilovač a/nebo tvarovač 2 výstupního signálu čidla χ intenzity osvětlení fotografovaného objektu obsahuje rychlý transimpedanční zesilovač 7, jehož výstup je spojen se vstupem špičkového usměrňovače 8, jehož výstup je zase připojen ke vstupu filtru 9. Výstup filtruje pak přes dělič 10 napětí uzemněn. Logický obvod 5 obsahuje komparátor ΐχ, k jehož výstupu je připojen vstup monostabilního klopného obvodu X2. K prvnímu vstupu komparátoru XX je připojen výstup rychlého transimpedančního zesilovače 7 a k druhému vstupu komparátoru 11 je připojen výstup děliče 10 napětí. Výstup z monostabilního klopného obvodu 12 je přes ruční spoušť 4 přiveden k ovládacímu vstupu aktivátoru 6 uzávěrky.

Čidlo X intenzity osvětlení fotografovaného objektu je ve výhodném provedení vytvořeno jako směrově selektivní fotodioda nebo jiný snímací prvek,

-7 - ·· -· .......

který reaguje na okamžitou hodnotu osvětlenosti resp. jasu v daném směru, nejlépe ve směru fotografované scény. Volbou clony pro směrově selektivní filtr lze zvolit zorný úhel, který vymezuje akceptační plochu senzoru a tedy velikost snímané plochy.

Proudový signál z čidla 1 intenzity osvětlení fotografovaného objektu, který odpovídá okamžité hodnotě snímané světelné veličiny, kterou je osvětlenost či jas, je zesílen a transformován na napětí v transimpedančním zesilovači 7. Za tímto transimpedančním zesilovačem 7 se signál rozbočuje. Jedna větev je vedena na špičkový usměrňovač 8, jehož cílem je získat na výstupu stejnosměrnou hodnotu napětí odpovídající maximální hodnotě vstupního signálu. Filtraci usměrněného signálu zajišťuje obvod filtru 9. Na jeho výstupu je stejnosměrné napětí odpovídající špičkové hodnotě signálu za transimpedančním zesilovačem 7. Tento signál je dále pomocí napěťového děliče 10 volitelně zmenšen na požadovanou úroveň a určuje tak velikost komparační úrovně signálu pro komparátor Π. Druhý vstup komparátoru lije buzen přímo signálem z transimpedančního zesilovače 7. Za komparátorem 11 se získává obdélníkový signál, kde nástupná hrana signálu znamená překročení rozhodovací úrovně a identifikuje vybranou fázi původně optického signálu. Tato hrana spouští rychlý monostabilní klopný obvod 12, který vytvoří krátký impuls, který je minimálně o řád kratší než perioda vlastního signálu. Tento krátký impuls je již synchronizačním pulsem pro uzávěrku. Pulsy jsou na automatiku uzávěrky přiváděny přes ruční spoušť 4, tj. procházejí dále, jen pokud je ruční spoušť 4 ručně aktivována. První puls pak spustí vlastní mechanizmus uzávěrky fotoaparátu.

Zařízení pro provádění způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle vynálezu zajistí jednoznačné zesynchronizování kolísajícího světla s vlastním mechanizmem expozice a tím zajistí konstantní podmínky pro expozici série stejných snímků. Volbou fáze je možné měnit poměr expozice vstupním signálem a to v závislosti na vlastním zpoždění uzávěrky fotoaparátu.

3. 11-8Podstatou řešení je detekce kolísajícího osvětlení v rovině objektivu fotoaparátu a na základě zvolené časové prodlevy, generování synchronizačního pulsu pro spoušť či uzávěrku fotoaparátu. Tento systém tak dokáže zajistit prakticky konstantní podmínky expozice i při kolísajícím světle, které v sérii snímků se stejným expozičním režimem jinak vykazují nebo mohou vykazovat výrazné rozdíly. Světelné zdroje napájené z běžné sítě se střídavým napětím 50 Hz generují změny světelného toku a tím i osvětlení s kmitočtem 100 Hz. Při uzávěrkách kratších než 10 milisekund je tedy kritické, v jaké fázi světelné vlny se snímek exponuje. Zařízení pro provádění způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle vynálezu eliminuje chyby expozice způsobené kolísáním světla a zajišťuje tak kvalitativně lepší podmínky pro pořizování fotografií s umělými zdroji světla. Efekt je tím výraznější, čím větší kolísání světelného toku a následně jasu zdroje se projevuje a čím kratší jsou i expoziční doby. Zařízení pro provádění způsobu regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle vynálezu zajišťuje pro sérii snímků se stejnými expozičními parametry přístroje shodný výsledek v podobě stejně naexponovaných fotografií. Díky tomuto obvodu je pak možné pořizovat snímky s vysokou dynamikou jasu pomocí změny expozičních režimů, bez rizika chybného přepočtu jednotlivých snímků, neboť všechny snímky mohou používat stejnou střední hodnotu osvětlení jako komparační úroveň. Způsob í zařízení tak zaručují reprodukovatelnost snímků fotografovaných ruční spouští při konstantních podmínkách scény a osvětlení i při kolísajícím světle zdrojů napájených z běžných rozvodů střídavého napětí, tedy 50 nebo 60 Hz.

Navrhovaný obvod by bylo možné využít i v kamerách a jiných optických záznamových zařízeních pro přesnější synchronizaci uzávěrky, kde rozdíl snímkové frekvence a frekvence kolísání světla vytváří interferenční blikání obrazu. Pomocí navrhovaného obvodu by bylo možné synchronizovat uzávěrku pro dosažení konstantní střední hodnoty.

i, H

- 9Průmyslová využitelnost

Způsob regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu i zařízení pro provádění tohoto způsobu lze použít při výrobě fotoaparátů, zejména těch, které se používají pro snímání sérií průmyslových fotografií, např. při snímání jednotlivých fází rychlých dějů.

•D28OS-.

-10- '· ‘

Patentové nároky

Claims

Patentové nároky

1. Způsob regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu, kde fotografovaný objekt je osvětlen umělým osvětlením napájeným ze zdroje střídavého proudu, zejména pro zajištění stejného osvětlení každého ze sledu snímků, vyznačující se tím, že se měří průběh intenzity osvětlení fotografovaného objektu, změřene hodnoty průběhu intenzity osvětlení fotografovaného objektu se přemění na elektrický signál, jehož velikost je v každém okamžiku úměrná hodnotě okamžité intenzity osvětlení fotografovaného objektu, určí se fáze tohoto kolísavého elektrického signálu vhodná ke spuštění uzávěrky fotoaparátu a uzávěrka fotoaparátu se odblokuje v okamžiku, kdy se tento elektrický signál dostane do zvolené fáze.
2. Způsob regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle nároku 1, vyznačující se tím, že velikost elektrického signálu, odpovídajícího intenzitě osvětlení fotografovaného objektu, je přímo úměrná intenzitě osvětlení fotografovaného objektu.
3. Způsob regulace doby spuštění uzávěrky fotoaparátu podle nároku 2, vyznačující se tím, že se fáze elektrického signálu pro spuštění uzávěrky fotoaparátu určí pro dosažení otevření uzávěrky fotoaparátu okolo vrcholu hodnoty elektrického signálu přímo úměrného intenzitě osvětlení fotografovaného objektu.
4. Zařízení pro provádění způsobu podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že obsahuje čidlo (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož výstup je připojen k detektoru (3) fáze kolísavé světelné vlny, jehož výstup je spojen s prvním vstupem logického obvodu (5), k jehož výstupu je připojen vstup ruční spouště (4) fotoaparátu, přičemž výstup ruční spouště (4) fotoaparátu je připojen

X. 11.

-D23or

- 11 k aktivátoru (6) uzávěrky fotoaparátu, přičemž logický obvod (5) je vytvořen pro vyslání spouštěcího signálu do aktivátoru (6) uzávěrky fotoaparátu v okamžiku současného sepnutí ruční spouště (4) fotoaparátu a detekování dosažení zvolené fáze elektrického signálu pro spuštění uzávěrky fotoaparátu.
5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že na výstup čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu je připojen zesilovač a/nebo tvarovač (2) výstupního signálu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu, jehož první výstup je připojen ke vstupu detektoru (3) fáze kolísavé světelné vlny a jehož druhý výstup je připojen ke druhému vstupu logického obvodu (5).
6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že zesilovač a/nebo tvarovač (2) výstupního signálu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu obsahuje rychlý transimpedanční zesilovač (7).
7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že zesilovač a/nebo tvarovač (2) výstupního signálu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu dále obsahuje špičkový usměrňovač (8), jehož vstup je připojen k výstupu rychlého transimpedančního zesilovače (7) a jehož výstup je připojen ke vstupu filtru (9), přičemž první výstup zesilovače a/nebo tvarovače (2) výstupního signálu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu je výstupem rychlého transimpedančního zesilovače (7) a je připojený k prvnímu vstupu logického obvodu (5) a druhý výstup zesilovače a/nebo tvarovače (2) výstupního signálu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu je výstupem filtru (9) a je připojen ke vstupu detektoru (3) fáze.
8. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že detektor (3) fáze obsahuje dělič (10) napětí.

^11, 2010.
9. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že logický obvod (5) obsahuje komparátor (11), k jehož výstupu je připojen monostabilní klopný obvod (12).
10. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že čidlo (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu je vytvořeno jako směrově selektivní fotodioda.
11. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že čidlo (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu je opatřeno vstupní clonou pro regulaci zorného úhlu čidla (1) intenzity osvětlení fotografovaného objektu.